實驗七 光的衍射實驗.docx

實驗七 光的衍射實驗一、實驗?zāi)康?. 觀察夫朗和費衍射圖樣及演算單縫衍射公式；2. 觀察夫朗和費圓孔衍射圖樣；二、實驗原理平行光通過狹縫時產(chǎn)生的衍射條紋定位于無窮遠，稱作夫朗和費單縫衍射。它的衍射圖樣比較簡單，便于用菲涅耳半波帶法計算各級加強和減弱的位置。設(shè)狹縫AB的寬度為（如圖1，其中把縫寬放大了約百倍），入射光波長為，圖1O點是縫寬的中點，OP0是AB面的法線方向。AB波陣面上大量子波發(fā)出的平行于該方向的光線經(jīng)透鏡L會聚于P0點，這部分光波因相位相同而得到加強。就AB波陣面均分為AO、BO兩個波陣面而言，若從每個波帶上對應(yīng)的子波源發(fā)出的子波光線到達P0點時光程差為/2，此處的光波因干涉相消成為暗點，屏幕上出現(xiàn)暗條紋。如此討論，隨著角的增大，單縫波面被分為更多個偶數(shù)波帶時，屏幕上會有另外一些暗條紋出現(xiàn)。若波帶數(shù)為奇數(shù)，則有一些次級子波在屏上別的一些位置相干出現(xiàn)亮條紋。若波帶為非整數(shù)，則有明暗相間的干涉結(jié)果?？傊?，當衍射光滿足： （）時產(chǎn)生暗條紋；當滿足： （）時產(chǎn)生明條紋。在使用普通單色光源的情況下（本實驗使用鈉燈），滿足上述原理要求的實驗裝置一般都需要在衍射狹縫前后各放置一個透鏡。但是一種近似的方法也是可行的，就是使光源和觀測屏距衍射縫都處在“遠區(qū)”位置。用一個長焦距的凸透鏡L使狹縫光源SP1成像于觀測屏S上（如圖2），其中S與SP1的距離稍大于四倍焦距，透鏡大致在這個距離中間，在僅靠L安放一個衍射狹縫SP2，屏S上即出現(xiàn)夫朗和費衍射條紋。圖2設(shè)狹縫SP2與觀測屏S的距離為b，第k級亮條紋與衍射圖樣中心的距離為xk則 由于角極小，因而。又因為衍射圖樣中心位置不易準確測定，所以一般是量出兩條同級條紋間的距離2xk。由產(chǎn)生明條紋的公式可知： 由此可見，為了求得入射光波長，須測量，a和b三個量。三、 實驗儀器(1) 鈉光燈(2) 單面可調(diào)狹縫： SZ-22(3) 凸透鏡L1： f=50mm(4) 二維調(diào)整架： SZ-07(5) 單面可調(diào)狹縫： SZ-22(6) 凸透鏡L2： f=70mm(7) 二維調(diào)整架： SZ-07(8) 測微目鏡Le（去掉其物鏡頭的讀數(shù)顯微鏡）(9) 讀數(shù)顯微鏡架 : SZ-38(10) 滑座： TH70YZ(11) 滑座： TH70Z(12) 滑座： TH70Z(13) 滑座： TH70四、儀器實物圖及原理圖圖3 儀器實物圖及原理圖五、實驗步驟(1) 把鈉燈光通過透鏡聚焦到單縫上成為縫光源。再把所有器件按圖十的順序擺放在導軌上，調(diào)至共軸。其中小孔（=1mm）和測微目鏡之間的距離必須保證滿足遠場條件。（圖中數(shù)據(jù)均為參考數(shù)據(jù)）(2) 調(diào)節(jié)焦距為70的透鏡直至能在測微目鏡中看到衍射條紋。如果無條紋，可以調(diào)節(jié)小孔的大小，直到找到合適的小孔為止。(3) 仔細調(diào)節(jié)狹縫的寬度，直到目鏡視場內(nèi)的中央條紋兩側(cè)各有可見度較好的3，4條亮紋。記錄單縫和測微目鏡的位置，計算出兩者間的距離b。(4) 讀出狹縫寬度a，并且記錄下來六、數(shù)據(jù)處理為了便于計算波長可以設(shè)，且 2xk為兩條同級條紋間的距離選不同的級次k，求出z值，求平均，再計算 實驗數(shù)據(jù)如下：a=0.152mm b=840-560=280mm=0.5mm =0.7mm =0.9mm計算得=0.1667 =0.14 =0.143 =0.1499=81.37nm實驗圖片八、圓孔衍射將單縫換成圓孔，觀察衍射條紋，用測微目鏡測出艾里斑的直徑e，由已知衍射小孔直徑d=1mm，焦距f=70mm，可驗證公式的正確性（其中為孔的半徑），本實驗要求實驗環(huán)境很暗。.+注：多孔架的8孔大小分別為：0.10mm，0.15mm，0.20mm，0.30mm，0.50mm，0.60mm，1.0mm，2.0mm。實驗數(shù)據(jù)如下：測量值e=0.091mm計算值為f=1.22=0.099064mm現(xiàn)場實驗圖片通過做實驗，我認為光的衍射現(xiàn)象觀察的影響因素分析的衍射應(yīng)用有以下幾個應(yīng)用方向：1)普遍應(yīng)用于光譜分析領(lǐng)域，比如