文档介绍：实验二光的单缝衍射实验
衍射和干涉一样，也是波动的重要特征之一。波在传播过程中遇到障碍物时，能够绕过障碍物的边缘前进。这种偏离直线传播的现象称为波的衍射现象。波的衍射现象可以用惠更斯原理作定性说明，但不能解释光的衍射图样中光强的分布实验二光的单缝衍射实验
衍射和干涉一样，也是波动的重要特征之一。波在传播过程中遇到障碍物时，能够绕过障碍物的边缘前进。这种偏离直线传播的现象称为波的衍射现象。波的衍射现象可以用惠更斯原理作定性说明，但不能解释光的衍射图样中光强的分布。菲涅耳发展了惠更斯原理，为衍射理论奠定了基础。菲涅耳假定：波在传播过程中，从同一波阵面上各点发出的子波，经传播而在空间相遇时，产生相干叠加。这个发展了的惠更斯原理称为惠更斯－菲涅耳原理【实验目的】
1．研究单缝夫琅禾费衍射的光强分布;
2．测定单缝衍射光强分布，加深对衍射理论的了解;
3．学****使用光电元件进行光强相对测量的方法。
【实验仪器】
缝元件、光学实验导轨、半导体激光器、激光功率指示计、白屏、大一维位移架、十二档光探头。
【实验原理】
（一）产生夫琅禾费衍射的各种光路
夫琅禾费衍射的定义是：当光源S和接收屏E都距离衍射屏D无限远（或相当于无限远）时，在接收屏处由光源及衍射屏产生的衍射为夫琅禾费衍射。但是把S和刀放在无限远，实验上是办不到的。在实验中常常借助于正透镜来实现，实际接收夫琅和费衍射的装置有下列两种。
1．焦面接收装置（以单缝衍射为例来说明，下同）
把点光源 S 放在凸透镜 L1 的前焦点上，在凸透镜 L2 的后焦面上接收衍射场（图1） 2．远场接收装置在满足远场条件下，狭缝前后也可以不用透镜，而获得夫琅禾费衍射图样。远场条件是：
①光源离狭缝很远，即R » a2，其中R为光源到狭缝的距离，a为狭缝的宽度；②接 4九
收屏离狭缝足够远'即即» 41，z为狭缝与接收屏的距离。（至于观察点P '在Z » 42
的条件下，只要要求 P 满足近轴条件。）图2为远场接收的光路，其中假定一束平行光垂直
图2
投射在衍射屏上。
如图 1 所示，从光源 S 出发经透镜 L1 形成的平行光束垂直照射到缝宽为 a 的狭缝 D 上，根据惠更斯－菲涅耳原理，狭缝上各点都可看成是发射子波的新波源，子波在 L2 的后焦面上叠加形成一组明暗相间的条纹，中央条纹最亮亦最宽。
（二）夫琅禾费衍射图样的规律
1．单缝的夫琅禾费衍射
实验中以半导体激光器作光源。由于激光束具有良好的方向性，平行度很高，因而可省去准直透镜 L1 。并且，若使观察屏远离狭缝，缝的宽度远远小于缝到屏的距离（即满足远场条件），则透镜 L也可省略。简化后的光路如图3所示。实验证明，当z约等于100cm， a约等于8x10-3cm时，便可以得到比较满意的衍射花样。
图3中，设屏幕上 P0（ P0 位于光轴上）处是中央亮条纹的中心，其光强为 I0 ，屏幕上与光轴成0角（ 0在光轴上方为正，下方为负）的PQ处的光强为IQ，则理论计算得出:
I 二 I 也（1）
0 0 p 2
其中：卩严J0
式中0为衍射角，九为单色光的波长，a为狭缝宽度，由式（1）可以得到：
（1）当P = 0即（0二0 ）时，I = I，光强最大，称为中央主极大。在其他