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：                           

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衍射光强分布的测量

1008406006 物理师范 陈开玉

摘要：为了观察并验证单缝衍射和多缝衍射的图样以及它们的规律，本实验设计了基于水平光路的测量方法。运用自动光强记录仪来对衍射现象进行比较函数化的观察。实验观察到衍射条纹随着缝宽变窄而模糊和间距扩大，并且通过仪器对光强图样的位置定位和夫琅禾费光强的公式来计算单缝的缝宽。该实验装置结构简单、调节方便、条纹移动清晰。

关键词：衍射   自动光强记录仪   单缝  多缝

一、引言

光的衍射现象是光的波动性的重要表现，并在实际生活中有较多应用，如运用单缝衍射测量物体之间的微小间隔和位移，或者用于测量细微物体的尺寸等。本实验要求通过观察、测量夫琅禾费衍射光强分布，加深对光的衍射现象的理解和掌握。

二、实验原理

1,衍射的定义: 波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象。衍射现象是波的特有现象，一切波都会发生衍射现象,而光也是波的一种, 光在传播路径中，遇到不透明或透明的障碍物或者小孔（窄缝），绕过障碍物，产生偏离直线传播的现象称为光的衍射。衍射时产生的明暗条纹或光环，叫衍射图样

2,光的衍射分为夫琅禾费衍射和菲涅尔衍射, 夫琅禾费衍射是指光源和观察点距障碍物为无限远，即平行光的衍射;而菲涅尔衍射是指光源和观察点距障碍物为有限远的衍射.本实验研究的只是夫琅禾费衍射.实际实验中只要满足光源与衍射体之间的距离u,衍射体至观察屏之间的距离v都远大于就满足了夫琅禾费衍射的条件,其中a为衍射物的孔径,λ为光源的波长.

3,单缝、单丝衍射原理：

如上图所示，a为单缝宽度，缝和屏之间的距离为v，为衍射角，其在观察屏上的位置为x，x离屏幕中心o的距离为OX=，设光源波长为λ，则有单缝夫琅禾费衍射的光强公式为：

式中是中心处的光强，与缝宽的平方成正比。

若将所成衍射图样的光强画成函数图象在坐标系中，则所成函数图象大致如下

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                         光的衍射现象研究

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；

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、WGZ2型光强分布测试仪

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。

实验内容和步骤：

   实验主要内容是观察单缝衍射现象，测量单缝衍射的光强分布，并计算出缝宽。

    实验中用硅光电池作光强的测量器件。硅光电池能直接变为电能，在一定的光照范围内，光电池的光电流与光照强度成正比。本实验用的是WJH型数字式检流计，以数字显示来检测光电流。它是采用低漂移运算放大器、模/数转换器和发光数码管将光电流进行处理，从而将光强以数字显示出来。

    a．按下图接好实验仪器，先目测粗调，使各光学元件同轴等高，要注意将激光器调平；

    b．激光器与单缝之间的距离以及单缝与一维光强测量装置之间的距离均置为50cm左右，加上本实验采用的是方向性很好，发散角的激光作为光源，这样可满足夫琅和费衍射的远场条件，从而可省去单缝前后的透镜和。；

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使用光学多道测量光谱

摘要       通过本实验了解OMA的组成及工作原理，学习使用OMA分析光谱的方法，了解计算机在数据采集、分析处理中的应用。利用汞灯对光学多道分析仪进行定标，能够用仪器测出Na灯和氢氘灯谱线波长。

关键词   光学多道测量    定标    波长

正文       20世纪60年代激光科学技术特别是可调谐激光技术的发展，新型光谱探测元件及探测技术的发展，光电二极管自校准技术和微弱光谱信息的接收技术和处理技术以及微处理机的应用，使光谱测量技术的发展产生了一个革命性的变化，进入了一个新的发展时期。传统的摄谱仪、光电分光光度计等光谱仪逐渐被光学多道分析仪OMA（Optical Multi-channel Analyzer）所取代。

OMA是采用光子探测器（CCD）和计算机控制的新型光谱分析仪器，它集信息采集、处理、存储诸功能于一体。由于OMA不再使用感光乳胶，避免和省去了暗室处理以及之后的一系列繁琐处理、测量工作，使传统的光谱技术发生了根本的改变，大大改善了工作条件，提高了工作效率；使用OMA分析光谱，测量准确迅速、方便，且灵敏度高、响应时间快、光谱分辨率高，测量结果可立即从显示屏上读出或由打印机、绘图仪输出。目前，它已被广泛使用于几乎所有的光谱测量、分析及研究工作中，特别适应于对微弱信号、瞬变信号的检测。

1．平面光栅的分光原理

光学多通道分析器原理为平行光束入射到平面光栅G（光栅平面的方位可由精密机械调节）时，将发生衍射，衍射时有光栅方程：

             （3.4-1）

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      利用夫琅禾费衍射实现微小长度测量

                

                          

                         （北京邮电大学 信息与通信工程学院）

摘要：光的干涉和衍射现象为光的波动说提供了有力的证据，特别是光的衍射，不仅为光的本性的研究提供了重要的实验依据，而且深刻地反映了光子（或电子等其他量子力学中微观粒子）的运动受测不准关系的制约，也是光谱分析、晶体分析、全息技术、光学信息处理等近代光学技术的实验基础。利用光电器件测量和探测光的干涉和衍射现象导致的光强在空间的分布变化情况，是近代技术中常用的光强测量方法之一。

关键词：夫琅禾费衍射；CCD；光强；微小长度

  Use of Fraunhofer Diffraction Achieve Small Length Measurement

                   ZhangYongsheng

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近代物理实验报告

使用光学多道测量光谱

学    院         

班    级                 

姓    名                   

学    号                   

时    间      2013年10月21日     

使用光学多道测量光谱

【摘要】本实验通过了解OMA的组成及工作原理，学习使用OMA分析光谱的方法，了解计算机在数据采集、分析处理中的应用。利用汞灯对光学多道分析仪进行定标，能够用仪器测出Na灯和氢氘灯谱线波长。本实验由于可以直接从电脑上读出，非常方便。

【引言】 光谱学是光学的一个分支学科，主要研究各种物质光谱的产生及其同物质之间的相互作用。各种光由于产生条件的不同，它们的光谱都具有各自的特征。通过对光谱的研究人们可以得到：原子、分子等的能级结构、能级寿命、电子组态、分子的几何形状、化学键的性质、反应动力学等多方面的信息。 

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北京邮电大学

电磁场与电磁波测量实验

实验报告

实验内容：电磁波反射和折射实验

单缝衍射实验

学院：电子工程学院

班级：2010211203班

组员：崔宇鹏 张俊鹏 章翀 郑春辉 孔繁强

20##年4月9日

实验一电磁波反射和折射实验

一、实验目的

1.熟悉S426型分光仪的使用方法

2.掌握分光仪验证电磁波反射定律的方法

3.掌握分光仪验证电磁波折射定律的方法

二、实验设备与仪器

S426型分光仪，金属板，玻璃板

三、实验原理

电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反射，本处以一块大的金属板作为障碍物来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上所遵循的反射定律，即反射线在入射线和通过入射点的法线所决定的平面上，反射线和入射线分居在法线两侧，反射角等于入射角。

四、实验内容与步骤

1.熟悉分光仪的结构和调整方法。

2.连接仪器，调整系统。

图1 反射实验仪器的布置

如图1所示，仪器连接时，两喇叭口面应相互正对，它们各自的轴线应在一条直线上，指示两喇叭的位置的指针分别指于工作平台的90刻度处，将支座放在工作平台上，并利用平台上的定位销和刻线对正支座，拉起平台上的四个压紧螺钉旋转一个角度后放下，即可压紧支座。

3.测量入射角和反射角

反射金属板放到支座上时，应使金属板平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致。而把带支座的金属反射板放到小平台上时，应使圆盘上的这对与金属板平面一致的刻线与小平台上相应90度的一对刻线一致。这是小平台上的0刻度就与金属板的法线方向一致。

转动小平台，使固定臂指针指在某一角度处，这角度读书就是入射角，然后转动活动臂在表头上找到一最大指示，此时活动臂上的指针所指的刻度就是反射角。如果此时表头指示太大或太小，应调整衰减器或晶体检波器，使表头指示接近满量程。做此项实验，入射角最好取30°至65°之间，因为入射角太大或太小接收喇叭有可能直接接收入射波。做这项实验时应注意系统的调整和周围环境的影响。

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