测定夫琅禾费衍射实验.doc

【夫琅禾费衍射实验】是光学领域中一项重要的实验，主要目的是通过观察和分析单缝衍射现象，深入理解光的波动性，并学习如何使用光电元件来测量衍射的光强分布，以及利用衍射法进行微小量的测量。实验的核心是夫琅禾费衍射理论，这一理论在远场衍射条件下，即光源到单缝和单缝到衍射屏的距离都是无限远或等效于无限远时，要求入射光和衍射光为平行光。 实验的重点包括三个部分： 1. 夫琅禾费衍射理论：衍射是光波遇到障碍物或孔洞时，光波绕过边缘并形成明暗交替条纹的现象。夫琅禾费衍射是当光源和观察屏均处于无限远位置时的衍射现象，此时衍射光束被视为平行。 2. 夫琅禾费单缝衍射装置：实验中通常会使用激光器作为光源，通过一个狭窄的单缝，使得光线经过衍射后在屏幕上形成特定的光强分布模式。 3. 用光电元件测量单缝衍射的相对光强分布：通过光电探头和数字式检流计等设备，可以记录并分析衍射光强的变化，了解衍射条纹的分布规律。 实验难点在于理解夫琅禾费单缝衍射的光路和光强分布规律。光强分布受到缝宽和波长的影响，当光束与缝垂直时，会在屏幕上形成中央明纹，光强最大。随着偏离中央的角度增大，会出现一系列明暗交替的衍射条纹，其中主极大对应最强的光强，而暗纹则出现在特定的角度，这些角度满足条件，使得通过缝的光波相互干涉抵消。此外，两暗纹之间的次极大也有其特定的相对光强和位置。 实验装置通常包括激光器、半导体激光器、导轨、二维调节架、一维光强测试装置、分划板、可调狭缝、平行光管、起偏检偏装置、光电探头、小孔屏、数字式检流计和专用测量线等。通过这些设备，可以精确地控制和测量衍射过程，实现一维光强分布和偏振光光强分布的测试。 在实际操作中，例如当缝宽变化时，衍射条纹的宽度和亮度也会相应改变。若使用氦氖激光器作为光源，由于其光束方向性强，能量集中，可以简化实验装置，省去部分透镜。 实验结果通常会呈现出如图2所示的夫琅禾费衍射的光强分布图，明纹和暗纹的间距与缝宽、波长和观察距离有关。通过对这些数据的分析，可以学习如何用衍射法来测量微小的物理量，如狭缝的宽度或光的波长，这对于理解和应用光学原理具有重要意义。