实验名称:测量单缝衍射的光强分布
实验目的:
a.观察单缝衍射现象及其特点;
b.测量单缝衍射的光强分布;
c.应用单缝衍射的规律计算单缝缝宽;
实验仪器:
导轨、激光电源、激光器、单缝二维调节架、小孔屏、一维光强测量装置、WJH型数字式检流计。
实验原理和方法:
光在传播过程中遇到障碍物时将绕过障碍物,改变光的直线传播,称为光的衍射。当障碍物的大小与光的波长大得不多时,如狭缝、小孔、小圆屏、毛发、细针、金属丝等,就能观察到明显的光的衍射现象,亦即光线偏离直线路程的现象。光的衍射分为夫琅和费衍射与费涅耳衍射,亦称为远场衍射与近场衍射。本实验只研究夫琅和费衍射。理想的夫琅和费衍射,其入射光束和衍射光束均是平行光。单缝的夫琅和费衍射光路图如下图所示。
a. 理论上可以证明只要满足以下条件,单缝衍射就处于夫琅和费衍射区域:
或
式中:a为狭缝宽度;L为狭缝与屏之间的距离;为入射光的波长。
可以对L的取值范围进行估算:实验时,若取,入射光是激光,其波长为632.80nm,,所以只要取,就可满足夫琅和费衍射的远场条件。但实验证明,取,结果较为理想。
b. 根据惠更斯-费涅耳原理,可导出单缝衍射的相对光强分布规律:
式中:
…… …… 余下全文