本文格式為Word版，下載可任意編輯——單縫衍射的縫寬及測定劉冉單縫衍射的光強分布及縫寬測定

劉冉（2023301020231）物理科學與技術學院物基二班

本試驗主要是為了通過觀測單縫的夫瑯和費衍射現(xiàn)象及其隨單縫寬度變化的規(guī)律，

加深對光的衍射理論的理解。另外，在試驗中還可以學習光強分布的光電測量方法以及利用衍射花招測定單縫的寬度。

單縫衍射；光強分布；光電流；縫寬

TheLightintensitydistributionoftheSingle-slitdiffractionandtheSeamwidthdetermination

Themainpurposeofthisexperimentistoobservethesingle-slitFraunhofer

diffractionphenomenonandtomeasurethedistributionoflightintensity.What’smore,wecanlearnthewaytomeasurethedistributionoflightandhowtodeterminethewidthoftheslitbythepatternsofthediffraction.

Single-slitdiffraction;Lightintensitydistribution;photo-current;theseamwidth

一、引言

單縫衍射的基本解釋是光在傳播過程中遇到障礙物，光波會繞過障礙物繼續(xù)傳播。而夫瑯禾費衍射是指光源、衍射屏和觀測屏三者之間都是相距無限遠的狀況（本試驗可近似地看成夫瑯禾費衍射）。即當入射光和衍射光都是平行的狀況，其圖案是一組平行于狹縫的明暗相間的條紋。與光軸平行的衍射光束是亮紋的中心，其衍射光強為極大值。除中央主極大外，兩相鄰暗紋之間有一次極大。位置離主極大越遠，光強越小。二、理論分析

借助兩個透鏡，本試驗可近似看做夫瑯禾費衍射。當激光照射在單縫上時，根據(jù)惠更斯——菲涅耳原理，單縫上每一點都可看成是向各個方向發(fā)射球面子波的新波源。由于子波迭加的結果，在屏上可以得到一組平行于單縫的明暗相間的條紋。

由理論計算可得，垂直入射于單縫平面的平行光經單縫衍射后光強分布的規(guī)律為

sin2???d?I?I0??Bx,B???2???D?

式中，d是狹縫寬，?是波長，D是單縫位置到光電池位置的距離，x是從衍射條紋的中心

位置到測量點之間的距離，其光強分布如圖

三、試驗方法與結果

本試驗使用He-Ne激光作光源，由于He-Ne激光束具有很好的方向性，光束細銳，能量集中，加之一般衍射狹縫寬度很小，故準直透鏡L1可忽略不用。若將觀測屏放在距單縫較遠處，則聚焦透鏡L2也可以忽略不用。試驗裝置如下圖：

1.開啟激光，調理光路至測量狀態(tài)，試驗中取縫寬為d?0.23mm，使用的是He?Ne激光源，其波長為??632.8nm，因此理論上的單位角寬度為????d?2.7?10?3/rad

2.測量夫瑯和費單縫衍射光強分布，旋轉測距支架上的測微螺旋，使光電池的進光孔從左到右逐點掃描，每隔1mm記錄一次光電流值，并注意記錄主極大和各級次極大和微小值。記錄的表格如下所示。圖中沒明確指出極大微小，但是很簡單判斷出來所以省略不注明。3.試驗結果如圖：

40302023025303540x四、試驗結果分析

系列1I45505560L?0.50m??650mma?0.122mm

k-334.00-236.50-139.00043.50147.50250.50353.50x/mma??1.43?Z?x?0.124mma?a?a(??650mm,Z?0.50m)?1.6%

1.試驗結論

夫瑯和費單縫衍射圖案是一組平行于狹縫的明暗相間的條紋。與光軸平行的衍射光束是亮紋的中心，其衍射光強為極大值。除中央主極大之外，兩相鄰暗紋之間有一次極大。位置離主極大越遠，光強越小。我們可以通過測量各處光電流的大小研究光強的分布，并通過光強分布的信息測量單縫寬度。2.誤差分析

電流不穩(wěn)定導致激光器光