文档介绍：实验五单缝衍射的相对光强分布
第一页，课件共19页
实验原理
光的衍射现象是光的波动性的重要表现。根据光源及观察衍射图象的屏幕（衍射屏）到产生衍射的障碍物的距离不同，分为菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射两种，前者是光源和衍射屏到衍射物实验五单缝衍射的相对光强分布
第一页，课件共19页
实验原理
光的衍射现象是光的波动性的重要表现。根据光源及观察衍射图象的屏幕（衍射屏）到产生衍射的障碍物的距离不同，分为菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射两种，前者是光源和衍射屏到衍射物的距离为有限远时的衍射，即所谓近场衍射；后者则为无限远时的衍射，即所谓远场衍射。
第二页，课件共19页
产生夫琅和费衍射的条件，是光源和显示衍射图像的屏离衍射物(如单缝)的距离都视为无限远，即入射光和衍射光都是平行光。其光路见图。其中，S是波长为λ的单色光源，被置于透镜L1的焦面上；单色光经过透镜L1后形成一束平行光投射于缝宽为a的单缝AB上；通过单缝后的衍射
光经透镜L2会聚在其焦
面(屏P)上，于是屏上呈
现出亮、暗条纹相间分
布的衍射图像。
第三页，课件共19页
由惠更斯一菲涅耳原理可推得，单缝衍射图像的光强分布规律为
(1)
其中，a为单缝的宽度， 为衍射光与光轴OP0 的夹角——衍射角。当
=0时，I=I0 (2)
这是与光轴平行的光线会聚点(中央亮条纹的中心点)的光强，是衍射图像中光强的极大值，称为中央主极大。
第四页，课件共19页
当
asin =Kλ(K=±1，±2，±3，…) (3a)
时，则“ ，即为暗条纹。与此衍射对应的位置为暗条纹的中心。实际上 角很小，因此上式可改写成
又由图看出，K级暗条纹对应的衍射角为
第五页，课件共19页
比较得到
由以上的讨论可知：
1．中央亮条纹的宽度被K=±1的两个暗条纹的衍射角所确定，即中央亮条纹的角宽度为 。
2．衍射角 与缝宽a成反比关系，缝加宽时，衍射角减小，各级条纹向中央收缩；当缝宽a足够大(a>>λ)时，衍射现象不明显，从而可以忽略不计，将光看成是沿直线传播的。
第六页，课件共19页
3．对于任意两条相邻暗条纹，其衍射角的差值为 ，即暗条纹是以P0为中心，等间隔地、左右对称地分布的。
4．位于两相邻暗条纹之间的是各级亮条纹，它们的宽度是中央亮条纹宽度的二分之一。这些亮条纹的的光强最大值称为次极大。用衍射角表示这些次极大的位置为
它们的相对光强分别为
第七页，课件共19页
第八页，课件共19页
实验内容
按夫琅和费衍射的要求，，投射于宽度可调的单缝上。当显示衍射图像的屏离单缝甚远( L>>a)时，透镜L2可以省略。
1
2
3
4
5
6
7
1—激光器，2—单缝，3—光导轨，4—小孔屏，5—光电探头，6—一维测量装置，7—数字检流计；
第九页，课件共19页
(一)观察单缝衍射现象
以某单色光为光源(如He-Ne激光，其波长λ= nm)，观察平行激光束通过单缝后，在带有标尺或毫米方格纸的屏上的衍射图像。
第十页，课件共19页
调节单缝的宽度，使它由宽变窄，再由窄到宽，重复数次，观察和描述在调节过程中出现的各种现象和变化情况：如屏上呈现的光斑如何变化?当屏上出现可分辨的衍射条纹时，单缝的宽度约为多少?继续减小缝宽时，衍射图像如何变化(是收缩还是扩展)?调节缝宽，使呈现出清晰的衍射图像，比较各级亮条纹的宽度以及它们的亮度分布情况。
第十一页，课件共19页
(二)测量单缝衍射图像的相对光强分布
1．调节缝宽，使在屏上呈现出清晰的衍射图象。用安装在测微螺旋装置上的光电探头代替观察屏接收衍射光。衍射光的强度由与光电池相联的检流计(或微安表)的偏转值，表示。将光电池沿衍射图像展开方向(X轴)从左到右(或相反)，以一定间隔(～ mm)单向地对衍射图像的光强逐点测量(由于光电池受光面积较大，需在它前面加一宽度可调的狭缝作光栏，以满足逐点测量的要求)。
第十二页，课件共19页
2．保持单缝和光电池的距离不变，改变缝宽(如减半或增加一倍)，按照步骤1再测一组数据。
3．将所测光电流数据归一化，即将所测数据对其中的最大值，I0(即中央主极