單縫衍射實驗實驗報告

單縫衍射試驗一、試驗目的1.觀測單縫衍射現(xiàn)象，理解其特點。2.測量單縫衍射時的相對光強分布。3.運用光強分布圖形計算單縫寬度。二、試驗儀器He-Ne激光器、衍射狹縫、光具座、白屏、光電探頭、光功率計。三、試驗原理波長為λ的單色平行光垂直照射到單縫上，在接受屏上，將得到單縫衍射圖樣，即一組平行于狹縫的明暗相間條紋。單縫衍射圖樣的暗紋中心滿足條件：x=±(1)式中，x為暗紋中心在接受屏上的x軸坐標，f為單縫到接受屏的距離；a為單縫的寬度，k為暗紋級數(shù)。在±1級暗紋間為中央明條紋。中間明條紋最亮，其寬度約為其他明紋寬度的兩倍。試驗裝置示意圖如圖1所示。圖1試驗裝置示意圖光電探頭（即硅光電池探測器）是光電轉換元件。當光照射到光電探頭表面時在光電探頭的上下兩表面產(chǎn)生電勢差ΔU，ΔU的大小與入射光強成線性關系。光電探頭與光電流放大器連接形成回路，回路中電流的大小與ΔU成正比。因此，通過電流的大小就可以反應出入射到光電探頭的光強大小。四、試驗內(nèi)容1.觀測單縫衍射的衍射圖形；2.測定單縫衍射的光強分布；3.運用光強分布圖形計算單縫寬度。五、數(shù)據(jù)處理

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(1)原始測量數(shù)據(jù)將光電探頭接受口移動到超過衍射圖樣一側的第3級暗紋處，記錄此處的位置讀數(shù)X（此處的位置讀數(shù)定義為）及光功率計的讀數(shù)P。轉動鼓輪，每轉半圈（即光電探頭每移動），記錄光功率測試儀讀數(shù)，直到光電探頭移動到超過另一側第3級衍射暗紋處為止。試驗數(shù)據(jù)記錄如下：

將表格數(shù)據(jù)由matlab擬合曲線如下：

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(2)根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，計算單縫的寬度。衍射狹縫在光具座上的位置L1=.光電探測頭測量底架座L2=.千分尺測得狹縫寬度d’=.光電探頭接受口到測量座底座的距離△f=.則單縫到光電探頭接受口距離為f=L2-L1+△f=由擬合曲線可讀得下表各級暗紋距離：各級暗紋±1級暗紋±2級暗紋±3級暗紋距離/mm單縫寬度/mm單縫寬度計算過程：由于λ=.由d=2kfλ/△Xi，得d1=(2*1*768**10^-6)/mm=.d2=(2*2*768**10^-6)/mm=.d3=(2*3*768**10^-6)/mm=.d=(d1+d2+d3)/3=++/3mm=相對誤差Er=(|d-d’|/d’)*100%=%.六、誤差分析%的誤差比較小，微小誤差產(chǎn)生的原因有：1、L1、L2、d’均存在讀取的偶爾誤差。2、在轉動鼓輪移動光電探頭時，每次移動距離與間存在一定偶爾誤差。3、根據(jù)擬合曲線讀取的暗紋距離存在讀取誤差。4、光電探頭與光功率計自身存在系統(tǒng)誤差，使得讀取功率示數(shù)存在一定誤差。5、真實環(huán)境下操作時也許有自然光的干擾，導致光功率計的數(shù)據(jù)有一定偏差。七、試驗總結

1、試驗成果顯示的相對光強分布表明，波長為λ的單色平行光垂直照射到單縫上，在接受屏上，得到的單縫衍射圖樣是一組平行于狹縫的明暗相間條紋。單縫衍射圖樣的暗紋中心滿足條件：x=±式中，x為暗紋中心在接受屏上的x軸坐標，f為單縫到接受屏的距離；a為單縫的寬度，k為暗紋級數(shù)。在±1級暗紋間為中央明條紋。中間明條紋最亮，其寬度約為其他明紋寬度的兩倍。2、由波形圖可以很直觀地看出，中央主級大光強最大值遠遠不小于其他主級大的光強最大