單縫衍射實驗實驗報告

單縫衍射實驗、實驗目的觀察單縫衍射現象，了解其特點。測量單縫衍射時的相對光強分布。利用光強分布圖形計算單縫寬度。二、 實驗儀器He-Ne激光器、衍射狹縫、光具座、白屏、光電探頭、光功率計。三、 實驗原理波長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，f為單縫到接收屏的距離；。為單縫的寬度，k為暗紋級數。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。實驗裝置示意圖如圖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生電勢差△u,au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配成正比。因此，通過電流的大小就可以反映出入射到光電探頭的光強大小。四、實驗內容觀察單縫衍射的衍射圖形;測定單縫衍射的光強分布；利用光強分布圖形計算單縫寬度。五、數據處理★（1）原始測量數據將光電探頭接收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X（此處的位置讀數定義為0.000）及光功率計的讀數P。轉動鼓輪，每轉半圈（即光電探頭每移動0.5mm），記錄光功率測試儀讀數，直到光電探頭移動到超過另一側第3級衍射暗紋處為止。實驗數據記錄如下：原始數據記錄表捂（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將表格數據由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）根據記錄的數據，計算單縫的寬度。衍射狹縫在光具座上的位置L1=21.20cm.光電探測頭測量底架座L2=92.00cm.千分尺測得狹縫寬度d’=0.091mm.光電探頭接收口到測量座底座的距離司=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暗紋距離:各級暗紋±1級暗紋±2級暗紋±3級暗紋距離/mm10.50021.50031.200單縫寬度/mm0.0930.0900.093單縫寬度計算過程：因為入=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，微小誤差產生的原因有：1、 L1、L2、d’均存在讀取的偶然誤差。2、 在轉動鼓輪移動光電探頭時，每次移動距離與0.5mm間存在一定偶然誤差。3、 根據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本身存在系統(tǒng)誤差，使得讀取功率示數存在一定誤差。5、 真實環(huán)境下操作時可能有自然光的干擾，導致光功率計的數據有一定偏差。七、實驗總結1、 實驗結果顯示的相對光強分布表明，波長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，f為單縫到接收屏的距離；。為單縫的寬度，k為暗紋級數。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大于其他主級大的光強最大值，又主極大依次向外，各級主極大光強最大值逐漸減小。八、原始數據及數據處理過程（拍照之后粘貼在下方）（無此項實驗無效，不給成績）見下兩頁除樣教痛人(mm)「Cmw)(ZOO?X(天()

p(muu)牛$8夕■。舞XSS)p(~w)?q<tQ

o叮⑶(.000/J1X)2.。。。2子8J.COO打g《000o.of|09t?XO.0c4O.Qo20.8}(?.<MQ.O。，QQ|6￡,R>0b*6“Q"。87?「g”Q8幻W002。0?Q，$QggO.oE6。。$。?。|2。02了]0t<x)ajoli003“?巨12000 ?J.ooC。。丁|夕.。巧以°欣tM?j2口。。|。?。"早g

o.062XX5?)13K。。Awpl^foo1尸tmw)(7.^8/mi5牛?！杭辞鋗m)17.加18、<w?町W1^.900『(mw)i，E21句。Xmm)2J.0W2gp3W)0.。8了I")0*|成。8irpooI0g?Bgl,林7齡E網1.啊g直『00jog2o.px?舟q對"Q

I。仃。由。pj?rc?.^to^|2牛洌2牛Ro2如8PCX?

€7.0}-O j。?。。8Ok<?T(0Imm)新沖L6JV02"g2"阪2&0B以仲.Z牛<OTFL?！霰?Q、g]。。2$o<t?lj辱。3CLg[o.ooj0^1ZXCmm)^o.O'O?汐質?|,沖展加a52coo夕$OO33,000Jgpn)P.oiJgb。皿Lo.ojo￡?，。叫C?QC?|XEm)gg$牛.「OPr頃*v*)q嗎5。(?8.Y￡緒_尺瀆倡住德根板2脆？/m? :仿射獲晚聲也坡上的件變》二陽如*'虻電擇沁R性禁磁W在也思座上的核蚩灼二但桐冰丸電探關族技12糾；叫皇,座菊筆龍肪跪晶砰r4og5藪我翊理■異對刻光也糅次夠故幅的梵次弟j二俱-引十心f二"87、St即。7良％SL才蚓1〃FekF益攜擬會皆滿W院:冬成*紋土