WGZ-II_光強(qiáng)分布測定儀說明書

1、產(chǎn) 品 說 明 書一、 概 述wgz-ii/iia型光強(qiáng)分布測試儀用硅光電池作光電轉(zhuǎn)換元件，數(shù)字式檢流計測量光電轉(zhuǎn)換后的光電流值，其性能穩(wěn)定，操作簡便，讀數(shù)準(zhǔn)確直觀。本產(chǎn)品為普通物理、物理光學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)儀器，主要功能有：1、單縫、單絲、雙縫、多縫等衍射、干涉圖形的一維光強(qiáng)分布測定；2、小孔、小屏、矩孔、雙孔、光柵和正交光柵等的衍射、干涉現(xiàn)象演示實(shí)驗(yàn)；3、偏振光實(shí)驗(yàn)光強(qiáng)變化的測定；4、驗(yàn)證馬呂斯定律。二、 技術(shù)參數(shù)與指標(biāo)一、導(dǎo)軌長度 1200mm二、激光器座規(guī)格（iia型中未予配置） 可配250mm氦氖激光器三、 分劃板分小孔狹縫板和光柵板兩種詳細(xì)規(guī)格見圖一、圖二四、可調(diào)狹縫寬度 01 mm（連

2、續(xù)可調(diào)）五、擴(kuò)束鏡倍率 13x 六、一維光強(qiáng)分布測量距離 80 mm 最小讀數(shù)：0.01 mm七、偏振光實(shí)驗(yàn)測量范圍 360 刻線最小讀數(shù)：2八、數(shù)字式檢流計 光電流測量范圍：0210-4a 最小讀數(shù)：110-10a九、供電電源 交流220v11v，頻率50hz（交流穩(wěn)壓）十、儀器凈重 42kg 圖一 小孔狹縫板單縫 f1：a= 0.1 f2：a=0.2 f3：a=0.3單絲 s1：a= 0.1 s2：a= 0.2 s3：a= 0.3小孔 xk1：= 0.2 xk2：= 0.3 xk3：= 0.4小屏 xp1：= 0.2 xp2：= 0.3 xp3：= 0.4 圖二 光柵板正交光柵 gs1：縱

3、橫均為50條/mm 光柵 gs2：50條/mm雙孔= 0.2 sk1：d=0.25 sk2：d=0.32 sk3：d=0.4矩孔：jk a= 0.12，b=0.2 單縫 df1：a= 0.08雙縫 sf1： a= 0.08 d= 0.16 sf2： a= 0.08 d= 0.20 sf3： a= 0.06 d= 0.10多縫 df1：4縫 a= 0.06 d=0.14 df2：9縫 a= 0.06 d= 0.19 三、儀器組成儀器含導(dǎo)激光器座（iia型中未予配置）、半導(dǎo)體激光器（iia型中配置，ii型中未予配置）、導(dǎo)軌、二維調(diào)節(jié)架、一維光強(qiáng)測試裝置、分劃板 、可調(diào)狹縫、平行光管、起偏檢偏裝置、

4、光電探頭 、小孔屏、 數(shù)字式檢流計（全套）、專用測量線等。按測量一維光強(qiáng)分布和測量偏振光光強(qiáng)分布兩種方式可構(gòu)成兩種裝置，分別見圖三和圖四。圖三 衍射、干涉等一維光強(qiáng)分布的測試（以ii型為例）1、激光電源 2、激光器 3、單縫或雙縫等及二維調(diào)節(jié)架4、小孔屏 5、導(dǎo)軌 6、光電探頭7、一維光強(qiáng)測量裝置 8、wjf型數(shù)字式檢流計圖四 測量偏振光光強(qiáng)（以ii型為例）1、激光電源 2、激光器 3、擴(kuò)束鏡及平行光管 4、起偏檢偏裝置 5、光電探頭 6 、wjf型數(shù)字式檢流計（注：本儀器不含激光電源、激光管，在訂購時敬請留意）四、 使用說明本產(chǎn)品用硅光電池作光電轉(zhuǎn)換元件，數(shù)字式檢流計測量光電轉(zhuǎn)換后的光電流值

5、，為了實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)分布的逐點(diǎn)測量，在光電池表面處裝一狹縫光闌，用以控制光電池的受光面積，硅光電池和光闌安裝在可以沿屏方向移動的測量裝置上，其位置由測量裝置準(zhǔn)確讀出。一、 wjf型數(shù)字式檢流計該檢流計用于微電流的測量，其正面如圖五所示：圖五 wjf數(shù)字式檢流計1、數(shù)字顯示窗 2、量程選擇 3、衰減旋鈕 4、電源開關(guān) 5、保持開關(guān) 6、調(diào)零旋鈕 7、模擬輸出孔 8、被測信號輸入口檢流計的測量范圍為110-101.99910-4a，分為四擋：第1檔 0.0011.99910-7a 內(nèi)阻10第2檔 0.0119.9910-7a 內(nèi)阻1第3檔 0.1199.910-7a 內(nèi)阻0.1第4檔 1199910-7

6、a 內(nèi)阻0.01測量誤差為1個字。使用時：1、 接上電源（要求交流穩(wěn)壓220v11v，頻率50hz輸出），開機(jī)預(yù)熱15分鐘；2、 量程選擇開關(guān)置于“1”檔，衰減旋鈕置于校準(zhǔn)位置（即順時針轉(zhuǎn)到頭，置于靈敏度最高位置），調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕，使數(shù)據(jù)顯示為.000（負(fù)號閃爍）；3、 選擇適當(dāng)量程，接上測量線（線芯接負(fù)端，屏蔽層接正端，如若接反，會顯示“”），即可測量微電流；4、 如果被測信號大于該檔量程，儀器會有超量程指示，即數(shù)碼管顯示“”或“e”，其他三位均顯示“9”，此時可調(diào)高一檔量程（當(dāng)信號大于最高量程，即210-4a時，應(yīng)換用其他儀表測量）；5、 當(dāng)數(shù)字顯示小于190，小數(shù)點(diǎn)不在第一位時，一般應(yīng)將量

7、程減小一檔，以充分利用儀器的分別率；6、 衰減旋鈕用于測量相對值，只有在旋鈕置于校準(zhǔn)位置（順時針到底）時，數(shù)顯窗才指示標(biāo)準(zhǔn)電流值；7、 測量過程中，需要將某數(shù)值保留下來時，可開保持開關(guān)（指示燈亮），此時，無論被測信號如何變化，前一數(shù)值保持不變。二、 衍射、干涉等一維光強(qiáng)分布的測試1、 按圖三搭好實(shí)驗(yàn)裝置。此前應(yīng)將激光管裝入儀器的激光器座上（本儀器不包含激光器，需另行購置），并接好電源；2、 打開激光器，用小孔屏調(diào)整光路，使出射的激光束與導(dǎo)軌平行；3、 打開檢流計電源，預(yù)熱及調(diào)零，并將測量線連接其輸入孔與光電探頭；4、 調(diào)節(jié)二維調(diào)節(jié)架，選擇所需要的單縫、雙縫、可調(diào)狹縫等，對準(zhǔn)激光束中心，使之在小

8、孔屏上形成良好的衍射光斑；5、 移去小孔屏，調(diào)整一維光強(qiáng)測量裝置，使光電探頭中心與激光束高低一致，移動方向與激光束垂直，起始位置適當(dāng)；6、 開始測量，轉(zhuǎn)動手輪，使光電探頭沿衍射圖樣展開方向（x軸）單向平移，以等間隔的位移（如0.5mm或1mm等）對衍射圖樣的光強(qiáng)進(jìn)行逐點(diǎn)測量,記錄位置坐標(biāo)x和對應(yīng)的檢流計（置適當(dāng)量程）所指示的光電流值讀數(shù)i，要特別注意衍射光強(qiáng)的極大值和極小值所對應(yīng)的坐標(biāo)的測量；7、 繪制衍射光的相對強(qiáng)度i/i0與位置坐標(biāo)x的關(guān)系曲線。由于光的強(qiáng)度與檢流計所指示的電流讀數(shù)成正比，因此可用檢流計的光電流的相對強(qiáng)度i/i0代替衍射光的相對強(qiáng)度i/i0。8、 由于激光衍射所產(chǎn)生的散斑效

9、應(yīng)，光電流值顯示將在時示值的約10%范圍內(nèi)上下波動，屬正?，F(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)中可根據(jù)判斷選一中間值，由于一般相鄰兩個測量點(diǎn)（如間隔為0.5mm時）的光電流值相差一個數(shù)量級，故該波動一般不影響測量。三、 偏振光實(shí)驗(yàn)1、 按圖四搭好實(shí)驗(yàn)裝置；2、 同上，打開激光電源，調(diào)好光路，使在平行光管后的小孔屏上可見一較均勻圓光斑；3、 同上，打開檢流計，預(yù)熱及調(diào)零；4、 旋去光電探頭前的遮光筒，把探頭旋接在起檢偏裝置上，然后連好測量線；5、 將起偏檢偏器置于平行光管后并緊帖平行光管，使光斑完全入射起檢偏器；6、 轉(zhuǎn)動刻度手輪（連起偏器），在檢流計上觀察光強(qiáng)變化，以驗(yàn)證馬呂斯定律。五、 注意事項(xiàng)及維護(hù)保養(yǎng)1、 使用電

10、源220v11v，頻率50hz，要求交流穩(wěn)壓輸出；2、 儀器的使用和儲存環(huán)境要求室溫控制在-5+30c的范圍內(nèi)，相對濕度不大于70%，不宜將儀器直接放置地面或靠近暖氣及陽光直接照射的地方，存放期間應(yīng)用儀器包裝箱密存；3、 不要在強(qiáng)光、潮濕、震動較大的場合使用，以免影響測量精度；4、 使用完畢，應(yīng)將兩塊分劃板及可調(diào)狹縫包藏好，以免受污、受損；5、 導(dǎo)軌應(yīng)經(jīng)常保持潤滑，定期上油；6、 光電探頭使用完畢后應(yīng)收妥放置于較暗處，避免光電池長時間暴露于強(qiáng)光下加速老化。六、 儀器的成套wgz-ii型：導(dǎo)軌 一根 激光器座 一副導(dǎo)軌移動座（四只大孔、二只小孔） 六只二維調(diào)節(jié)架 一副一維光強(qiáng)測量裝置 一臺分劃板

11、 二件可調(diào)狹縫 一件擴(kuò)束鏡與平行光管 一只起檢偏器裝置 一套光電探頭 一只小孔屏 一塊數(shù)字式檢流計（全套） 一臺專用測量線 一根干燥劑 一袋使用說明書 一本產(chǎn)品合格證 一份選購件jgq-250氦氖激光器連電源（分體式） 一臺wgz-iia型：1、 除激光器座未予配置，其余與ii型相同2、 標(biāo)配半導(dǎo)體激光器一個（輸出波長=635nm）附：應(yīng)用實(shí)例1、 觀察、測量單縫的夫瑯禾費(fèi)衍射原理：光的衍射現(xiàn)象是光的波動性的重要表現(xiàn)。根據(jù)光源及觀察衍射圖象的屏幕（衍射屏）到產(chǎn)生衍射的障礙物的距離不同，分為菲涅耳衍射和夫瑯禾費(fèi)衍射兩種，前者是光源和衍射屏到衍射物的距離為有限遠(yuǎn)時的衍射，即所謂近場衍射；后者則為無

12、限遠(yuǎn)時的衍射，即所謂遠(yuǎn)場衍射。要實(shí)現(xiàn)夫瑯禾費(fèi)衍射，必須保證光源至單縫的距離和單縫到衍射屏的距離均為無限遠(yuǎn)（或相當(dāng)于無限遠(yuǎn)），即要求照射到單縫上的入射光、衍射光都為平行光，屏應(yīng)放到相當(dāng)遠(yuǎn)處，在實(shí)驗(yàn)中只用兩個透鏡即可達(dá)到此要求。實(shí)驗(yàn)光路如圖六所示，圖六 夫瑯禾費(fèi)單縫衍射光路圖與狹縫e垂直的衍射光束會聚于屏上p0處，是中央明紋的中心，光強(qiáng)最大，設(shè)為i0，與光軸方向成角的衍射光束會聚于屏上pa處，pa的光強(qiáng)由計算可得：式中，b為狹縫的寬度，為單色光的波長，當(dāng)=0時，光強(qiáng)最大，稱為主極大，主極大的強(qiáng)度決定于光強(qiáng)的強(qiáng)度和縫的寬度。 當(dāng)=k，即：時，出現(xiàn)暗條紋。 除了主極大之外，兩相鄰暗紋之間都有一個次極大

13、，由數(shù)學(xué)計算可得出現(xiàn)這些次極大的位置在=1.43，2.46，3.47，這些次極大的相對光強(qiáng)i/i0依次為0.047，0.017，0.008，圖七 夫瑯禾費(fèi)衍射的光強(qiáng)分布夫瑯禾費(fèi)衍射的光強(qiáng)分布如圖七所示。圖八 夫瑯禾費(fèi)單縫衍射的簡化裝置 用氦氖激光器作光源，則由于激光束的方向性好，能量集中，且縫的寬度b一般很小，這樣就可以不用透鏡l1，若觀察屏（接受器）距離狹縫也較遠(yuǎn)（即d遠(yuǎn)大于b）則透鏡l2也可以不用，這樣夫瑯禾費(fèi)單縫衍射裝置就簡化為圖八，這時，由上二式可得 實(shí)驗(yàn)操作步驟：按使用說明中第二款，衍射、干涉一維光強(qiáng)分布的測試中的各條逐條進(jìn)行。可在坐標(biāo)紙上以橫軸為測量裝置的移動距離，縱軸為光電流值，

14、將記錄下來的數(shù)據(jù)繪制出來，就是單縫衍射光強(qiáng)分布圖； 最后將各次極大相對光強(qiáng)與理論值進(jìn)行比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。2、 測量單縫的寬度 測量單縫到光電池的距離d，用卷尺測取相應(yīng)移動座間的距離即可； 再從前一步驟中所得的分布曲線可得各級衍射暗條紋到明條紋中心的距離xk，求出同級距離xk的平均值xk，將和d值代入公式，計算出單縫寬度，用不同級數(shù)的結(jié)果計算平均值。3、 觀察偏振光現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)操作步驟按使用說明中第三款偏振光實(shí)驗(yàn)中的各條逐條進(jìn)行； 置起偏器讀數(shù)鼓輪于“0”位置，開始測量。轉(zhuǎn)動分度盤（連檢偏器）20或40，從檢流計（置適當(dāng)量程）上讀取一個數(shù)值，逐點(diǎn)記錄下來，測量一周； 用方格紙或坐標(biāo)紙將記錄

15、下來的數(shù)值描述出來就是偏振光實(shí)驗(yàn)的光強(qiáng)變化圖； 在轉(zhuǎn)動刻度盤（連起偏器）一周的過程中，可找到兩個位置，在檢流計上的讀數(shù)為0時，出射光強(qiáng)為零，此現(xiàn)象為消光現(xiàn)象，但因?yàn)殡s散光或偏振片不完全理想等因素，無法得到完全的消光效果，所以一般情況下，可在檢流計上讀出接近于零的最小讀數(shù)。正常時，起、檢偏器的夾角為90或270。4、 驗(yàn)證馬呂斯定律當(dāng)兩偏振片相對轉(zhuǎn)動時，透射光強(qiáng)就隨著兩偏振片的透光軸的夾角而改變。如果偏振片是理想的，當(dāng)它們的透光軸互相垂直時，投射光強(qiáng)應(yīng)為零；當(dāng)夾角為其他值時，透射光強(qiáng)i為：式中i0是兩光軸平行（=0）時的透射光強(qiáng)。上式稱為馬呂斯定律；按照上一步驟記錄下來的起偏器不同位置（即起、檢偏器的夾角不同時）的光電流值進(jìn)行計算，應(yīng)基本符合馬呂斯定律。5、 觀察其他衍射、干涉現(xiàn)象按此前