單縫衍射實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

單縫衍射實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^察單縫衍射現(xiàn)象，了解其特點(diǎn)。測(cè)量單縫衍射時(shí)的相對(duì)光強(qiáng)分布。利用光強(qiáng)分布圖形計(jì)算單縫寬度。二、 實(shí)驗(yàn)儀器He-Ne激光器、衍射狹縫、光具座、白屏、光電探頭、光功率計(jì)。三、 實(shí)驗(yàn)原理波長(zhǎng)為入的單色平行光垂直照射到單縫上，在接收屏上，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：f=二-:偵=二5 ⑴式中，x為暗紋中心在接收屏上的x軸坐標(biāo)，f為單縫到接收屏的距離；。為單縫的寬度，k為暗紋級(jí)數(shù)。在±1級(jí)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。實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖1所示。激光卷狹縫 光電棄頭□□]DDDCD光丈克放*器圖1實(shí)驗(yàn)裝置示意圖光電探頭（即硅光電池探測(cè)器）是光電轉(zhuǎn)換元件。當(dāng)光照射到光電探頭表面時(shí)在光電探頭的上下兩表面產(chǎn)生電勢(shì)差△u,au的大小與入射光強(qiáng)成線性關(guān)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配成正比。因此，通過(guò)電流的大小就可以反映出入射到光電探頭的光強(qiáng)大小。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容觀察單縫衍射的衍射圖形;測(cè)定單縫衍射的光強(qiáng)分布；利用光強(qiáng)分布圖形計(jì)算單縫寬度。五、數(shù)據(jù)處理★（1）原始測(cè)量數(shù)據(jù)將光電探頭接收口移動(dòng)到超過(guò)衍射圖樣一側(cè)的第3級(jí)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0.000）及光功率計(jì)的讀數(shù)P。轉(zhuǎn)動(dòng)鼓輪，每轉(zhuǎn)半圈（即光電探頭每移動(dòng)0.5mm），記錄光功率測(cè)試儀讀數(shù)，直到光電探頭移動(dòng)到超過(guò)另一側(cè)第3級(jí)衍射暗紋處為止。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下：原始數(shù)據(jù)記錄表捂（P/Pmax-XlK{mm)0000[)50010001.5002.0002.5003.0003.5004.0004.50DP(mw)0.0130.0110.0毓O.OOd0.0020.00.1C.?M0.0090.0160.：22P/PmaKD.0090.C37CCOEC.C03C.C010.0010.003Q.006a.o.i0.0_5X〔mm)5ODO55306COO6.5007.0007b00a.oooa.jc:g.ao:9.^03P(mw)CO25CC2CCC13eweC.CD1C.D03C.0120.0270.0460.：62P/Pmax0.0170.C13CC09C.C04C.C010.002o.coeQ.O_B0.0310.D42Xfmm)10.00010.50011.C0311.50312.00012.50013.30013.5C0uocoU5D0P(mw)C07_C.0690.0550.0320.0100.00.10.0200.0810.1910.354P/Pmar0049[)046[)0970.0210.0070.0010.013D.0540.1280.237X[mm)Il.DOOIE.50016.00316.50317.00317.50010.3001B.5DD19.00019.500P(mw)0.56C0.7931.029_/0JJ/89J.4921.4二1.2541.D45P/Pmax03750532C690C.8320.9390.9981.0000.94：O.S400.700X[mm)20.00020.50021.00321.50322.00322.50023.30023.50024.ODO24.5D0P(mw)0.01C0.575C.357C.20JC.CB70.023C.CQ.1Q.C090.03C0.D53P/PmaitC5430335C2d6C.13ECC53O.DLZ0.0010.0C60.0200.036Xfmm)25.00025.50026.00326.50327JOO27.5002B.30C28.50029.00029.5?0P(mw)0.0690.C7LUU63U.047G.G2a0.013。.盛0.0010.00b0.012P/PmaK0046004SC.0i2C.C32c.cig0.0河0.0C2Q.0010.0030.003Xfmm)30.00030.50031.^0031.50032.00032.50033.00033.50034.00034.500P(mwl0020002500260.0220.0160.0100.0040.0010.0040.000P/Pmax0.0130.0170.0170.0止0.0110.0070.0t>30.0010.0030<05將表格數(shù)據(jù)由matlab擬合曲線如下:P/PmaxP/Pe，x-X擬合曲線X/mmLIIIIIZIIlllllIIIIIllllll5Illll Tr卜LljBga775AAEQ5iO-Qa11115tl1?￡1S135iiid^15155Ig1^5171?S1R1El￡iQ145ZdU52I?1S￡121S2SS￡2i2a5SJ55 5777?JX3E5XiH5JIaUX]JH3&E5￡□ .MOffl★（2）根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，計(jì)算單縫的寬度。衍射狹縫在光具座上的位置L1=21.20cm.光電探測(cè)頭測(cè)量底架座L2=92.00cm.千分尺測(cè)得狹縫寬度d’=0.091mm.光電探頭接收口到測(cè)量座底座的距離司=6.000^則單縫到光電探頭接收口距離為f=L2-L1+Af=92.00cm21.20cm+6.00cm=76.80cm.由擬合曲線可讀得下表各級(jí)暗紋距離:各級(jí)暗紋±1級(jí)暗紋±2級(jí)暗紋±3級(jí)暗紋距離/mm10.50021.50031.200單縫寬度/mm0.0930.0900.093單縫寬度計(jì)算過(guò)程：因?yàn)槿?632.8nm.由d=2kf入/△Xi,得d1=(2*1*768*632.8*10A-6)/10.500mm=0.093mm.d2=(2*2*768*632.8*10A-6)/21.500mm=0.090mm.

d3=(2*3*768*632.8*10A-6)/31.200mm=0.093mm.d=(d1+d2+d3)/3=(0.093+0.090+0.093)/3mm=0.0920mm相對(duì)誤差Er=(|d-d’|/d’)*100%=1.1%.六、誤差分析1.1%的誤差比較小，微小誤差產(chǎn)生的原因有：1、 L1、L2、d’均存在讀取的偶然誤差。2、 在轉(zhuǎn)動(dòng)鼓輪移動(dòng)光電探頭時(shí)，每次移動(dòng)距離與0.5mm間存在一定偶然誤差。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(jì)本身存在系統(tǒng)誤差，使得讀取功率示數(shù)存在一定誤差。5、 真實(shí)環(huán)境下操作時(shí)可能有自然光的干擾，導(dǎo)致光功率計(jì)的數(shù)據(jù)有一定偏差。七、實(shí)驗(yàn)總結(jié)1、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示的相對(duì)光強(qiáng)分布表明，波長(zhǎng)為入的單色平行光垂直照射到單縫上，在接收屏上，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：fx=+—fcJl（k= ...）式中，x為暗紋中心在接收屏上的x軸坐標(biāo)，f為單縫到接收屏的距離；。為單縫的寬度，k為暗紋級(jí)數(shù)。在±1級(jí)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(jí)大光強(qiáng)最大值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他主級(jí)大的光強(qiáng)最大值，又主極大依次向外，各級(jí)主極大光強(qiáng)最大值逐漸減小。八、原始數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理過(guò)程（拍照之后粘貼在下方）（無(wú)此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)無(wú)效，不給成績(jī)）見(jiàn)下兩頁(yè)除樣教痛人(mm)「Cmw)(ZOO?X(天()

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