實驗5.4光的衍射

1實驗13

光的衍射華南理工大學(xué)南校區(qū)物理教學(xué)實驗中心PPT課件2一、實驗?zāi)康?．觀察夫瑯和費衍射現(xiàn)象和菲涅耳衍射現(xiàn)象；2．測量夫瑯和費單縫衍射的相對光強(qiáng)分布。31、光的衍射現(xiàn)象?“光線”拐彎了！二、實驗原理圖1光的衍射現(xiàn)象圖42、光的衍射的定義和分類定義:光繞過障礙物偏離直線傳播而進(jìn)入幾何陰影，并在屏幕上出現(xiàn)光強(qiáng)不均勻分布的現(xiàn)象，叫做光的衍射?？p

圖3夫瑯和費衍射——光源及觀察屏距離障礙物均為無限遠(yuǎn).分類:S縫P圖2菲涅耳衍射——光源和(或)觀察屏距障礙物不是無限遠(yuǎn).53、夫瑯和費衍射（1）夫瑯和費單縫衍射圖4夫瑯和費單縫的衍射原理圖

單縫觀察屏光強(qiáng)分布圖6圖4中，如果光源發(fā)出的光是平行光，就可以略去透鏡L1和L2。根據(jù)惠更斯-菲涅耳原理，導(dǎo)出夫瑯和費單縫衍射的光強(qiáng)分布規(guī)律為其中為觀察屏上任意一點的光強(qiáng);點的光強(qiáng)；為衍射花樣中心點λ為入射光的波長。（1）當(dāng)時，即衍射角或時有,為點的光強(qiáng)，是衍射花樣的最大光強(qiáng)值，稱為主極大光強(qiáng)，對應(yīng)中央亮條紋。討論:7（2）當(dāng),即則，對應(yīng)點的光強(qiáng)為極小(即出現(xiàn)暗條紋)，稱為極小值級次。若用表示光強(qiáng)極小值點到中心點的距離，因衍射角極小，則從上式可以看出，、和的變化都將引起衍射條紋的變化。具體變化情況可參照以下兩圖：8單縫寬度變化，衍射條紋寬度如何變化？縫寬越小，衍射越明顯。9越大,衍射效應(yīng)越明顯。入射波長變化，衍射條紋如何變化?10各級極大光強(qiáng)的位置和相應(yīng)的光強(qiáng)值如下表：

（3）在每兩個相鄰的最小光強(qiáng)值之間有一最大光強(qiáng)值，稱為次極大光強(qiáng)，此時，對應(yīng)點出現(xiàn)亮條紋。11S（2）夫朗和費圓孔衍射中央是個明亮的圓斑，外圍是一組同心的明環(huán)和暗環(huán)。愛里斑中的光能占通過圓孔光能的84％。P愛里斑因為大多數(shù)光學(xué)儀器所用透鏡的邊緣都是圓，所以圓孔的夫瑯和費衍射對成象質(zhì)量有直接影響。12三、實驗儀器

GSZ-Ⅱ光學(xué)平臺（配有光具座、氦氖激光管及電源、單縫、光電轉(zhuǎn)換器和數(shù)字式靈敏電流計、擴(kuò)束境、觀察屏等）。13四、實驗內(nèi)容1、夫朗和費衍射現(xiàn)象（1）觀察夫朗和費單縫衍射現(xiàn)象a、按上圖組織光路，

要盡可能大。打開激光器電源，調(diào)節(jié)各元件共軸，進(jìn)一步調(diào)節(jié)各元件使觀察屏上形成清晰的衍射花樣；b、記錄夫瑯和費單縫衍射花樣的特點；c、改變縫寬a，記錄觀察屏上衍射花樣的變化規(guī)律；d、改變，記錄觀察屏上衍射花樣的變化規(guī)律。14(2)測量夫瑯和費單縫衍射的相對光強(qiáng)分布a、如上圖，移去觀察屏，換上光電轉(zhuǎn)換器（數(shù)字式靈敏檢流計與之相連）；b、測出中央主極大光強(qiáng)和K=1、2…各級次極大光強(qiáng)，驗證理論結(jié)果=0.047、

0.017……（i=1、2……）；15a、按如圖所示組織光路，調(diào)節(jié)各元件共軸，并且使觀察屏上形成清晰的衍射花樣；