文档介绍：实验三单缝衍射光强分布研究
一、实验简介
光衍射现象是光波动性一种体现。衍射现象存在，深刻阐明了光子运动是受测不准关系制约。因而研究光衍射，不但有助于加深对光本性理解，也是近代光学技术（如光谱分析，晶体分析，全息分析，光学信息解决等）实验基本。衍射导致光强在空间重新分布，运用光电传感元件探测光强相对变化，是近代技术中惯用光强测量办法之一。
二、实验目
1、观测单缝衍射现象，研究其光强分布，加深对衍射理论理解；
2、学会用光电元件测量单缝衍射相对光强分布，掌握其分布规律；
3、学会用衍射法测量狭缝宽度。

三、实验原理
1、单缝衍射光强分布
当光在传播过程中通过障碍物时，如不透明物体边沿、小孔、细线、狭缝等，一某些光会传播到几何阴影中去，产生衍射现象。如果障碍物尺寸与波长相近，那么这样衍射现象就比较容易观测到。
单缝衍射有两种：一种是菲涅耳衍射，单缝距离光源和接受屏均为限远，或者说入射波和衍射波都是球面波；另一种是夫琅禾费衍射，单缝距离光源和接受屏均为无限远或相称于无限远，即入射波和衍射波都可看作是平面波。
在用散射角极小激光器(<)产生激光束，通过一条很细狭缝（～），，就可以看到衍射条纹，它事实上就是夫琅禾费衍射条纹，如图1所示。
图1
当激光照射在单缝上时，依照惠更斯—菲涅耳原理，单缝上每一点都可当作是向各个方向发射球面子波新波源。由于子波迭加成果，在屏上可以得到一组平行于单缝明暗相间条纹。
激光方向性强，可视为平行光束。宽度为单缝产生夫琅禾费衍射图样，其衍射光路图满足近似条件：

产生暗条纹条件是：
（1）
暗条纹中心位置为：
（2）
两相邻暗纹之间中心是明纹次极大中心。由理论计算可得，垂直入射于单缝平面平行光经单缝衍射后光强分布规律为：
（3）
式中，是狭缝宽，是波长，是单缝位置到光电池位置距离，是从衍射条纹中心位置到测量点之间距离，其光强分布如图2所示。当相似，即相似时，光强相似，因此在屏上得到光强相似图样是平行于狭缝条纹。当
时，
图2
，，在整个衍射图样中，此处光强最强，称为中央主极大；中央明纹最亮、最宽，它宽度为其她各级明纹宽度两倍。
当，即时，，在这些地方为暗条纹。暗条纹是以光轴为对称轴，呈等间隔、左右对称分布。中央亮条纹宽度可用两条暗条纹间间距拟定，；某一级暗条纹位置与缝宽成反比，大，小，各级衍射条纹向中央收缩；当宽到一定限度，衍射现象便不再明显，只能看到中央位置有一条亮线，这时可以以为光线是沿几何直线传播。
次极大明纹与中央明纹相对光强分别为：
(4)
2、衍射障碍宽度测量
由以上分析，如已知光波长，可得单缝宽度计算公式为
（5）
因而，如果测到了第级暗条纹位置，用光衍射可以测量细缝宽度。同
理，如已知单缝宽度，可以测量未知光波长。
3、光电检测
光衍射现象是光波动性一种体现。研究光衍射现象不但有助于加深对光本质理解，并且能为进一步学好近代光学技术打下基本。衍射使光强在空间重新分布，运用光电元件测量光强相对变化，是测量光强办法之一，也是光学精密测量惯用办法。
当在小孔屏位置处放上硅光电池和一维光强读数装置，与数字检流计（也称光点检流计）相连硅光电池可沿衍射展开方向移动，那么数字检流计所显示出来光电流大小就与落在硅光电池上光强成正比，实验装置如图3所示。依照硅光电池光电特性可知，光电流和入射光能量成正比，只要工作电压不太小，光电流和工作电压无关，光电特性是线性关系。因此当光电池与数字检流计构成回路内电阻恒定期，光电流相对强度就直接表达了光相对强度。
由于硅光电池受光面积较大，而实际规定测出各个点位置处光强，因此在硅光电池前装一细缝光栏()，用以控制受光面积，并把硅光电池装在带有螺旋测微装置底座上，可沿横向方向移动，这就相称于变化了衍射角。
图3
四、实验仪器
衍射光强实验系统：①单色光源：激光器；②衍射器件：可调单缝、多缝板、多孔板、光栅；③接受器件：光传感器、光电流放大器、白屏；④光具座：1m硬铝导轨。
二维调节滑动座
这是光具座上使用一种有特殊装置滑动座，4个旋钮分列两侧，其中一侧有3个，上方用于调节光