双缝衍射光强分布图测试与单片机光强测试 哪个精度高

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-06-04 02:00 标签： 夫琅禾费圆孔衍射光强
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山东省大学生物理科技创新大赛
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近三年学院在省物理科技创新大赛中获奖情况
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??asin?)/. 根据惠更斯－费涅耳原理，可导出单缝衍射的相对光强分布规律单缝衍射测缝宽实验
即 asin??0出现在
u??k? 并由图有：Xk?0.46??1?/2，k?1，2，3，?，k?，并计算出缝宽a：a为狭缝宽度；L为狭缝与屏之间的距离；。光的衍射分为夫琅和费衍射与费涅耳衍射，亦称为远场衍射与近场衍射?Xk?L?&#47?(，就可完全应用以上的理论和公式。
四、实验内容和步骤：
1. 实验主要内容是观察单缝衍射现象?/a
?3.47。 实验中用硅光电池作光强I的测量器件。硅光电池能直接变为电能，在一定的光照范围内，光电池的光电流i与光照强度I成正比。本实验用的是WJH型数字式检流计，故只需将单缝宽度a用金属细丝直径d代替，称为光的衍射。当障碍物的大小与光的波长大得不多时，如狭缝、小孔?
可见，用菲涅耳波带法求出的明纹条件
asin?(sinu&#47：
u. 实验证明?10m：实验时。
单缝衍射的相对光强分布曲线如下图所示，图中各级极大的位置和相应的光强如下：
.43?&#47?20cm，就可满足夫琅和费衍射
的远场条件。但实验证明，取L，?1.43;a（b为两相邻暗纹间距），则
即暗纹条件为
asin?，若将单缝衍射的光路图中的单缝换成金属细丝，屏上夫琅和费花样和同样宽度的单缝衍射花样是一样的，测量单缝衍射的光强分布，
其波长为632?Ltan?k
由于?很小?，、小圆屏?
明纹条件：求I为极值的各处，?1.43?
?1.6cm?2cm，所以只要取L;u2);a ?2.46，?，即可得出明纹条件。令
(sin2u&#47?
式中，即可算出缝宽a?2?asin?)/、毛发、细针?，?1.46??/a
只是近似准确的?
暗纹条件：由上式知，?3.47：
式中： u，条纹间距b正比于L和??50cm，结果较为理想?0，X1为中央明纹半宽度）
由此可见。
d、金属丝等，就能观察到明显的光的衍射现象，?3.47?L：
，暗条纹即I，亦即光线偏离直线路程的现象?/X1，反比于缝宽a。由实验曲线测出b（取平均值），k。本实验只研究夫琅和费衍射。理想的夫琅和费衍射，其入射光束和衍射光束均是平行光。单缝的夫琅和费衍射光路图如下图所示。
a. 理论上可以证明只要满足以下条件，若取a；
二?L?(????或L?，?0 du
推得 u?tanu 此为超越函数，同图解法求得，所以Xk?L?k?kL.80nm，
.047I0 0?为入射光的波长?/b（或a，入射光是He?Ne激光?/a
可以对L的取值范围进行估算.017I0 .0.018I
c. 应用单缝衍射的公式计算单缝缝宽
由暗纹条件：asin?1、实验原理：
光在传播过程中遇到障碍物时将绕过障碍物，改变光的直线传播??(2k?1)??，单缝衍射就处于夫琅和费衍射区域?，?，??2，?k?1?2。
b。它是采用低漂移运算放大器、模/数转换器和发光数码管将光电流a进行处理，从而将光强I以数字显示出来。
a．按下图接好实验仪器，先目测粗调，使各光学元件同轴等高，要注意将激光器调平、实验目的
１．观察单缝衍射现象及其特点；
２．用硅光电池测量单缝衍射的光强分布?2，以数字显示来检测光电流； ３．用单缝衍射的规律计算单缝缝宽
右，加上本实验采用的是方向性较好，发散角1?10
~1?10?5rad的半导体激光作为光源，
这样可满足夫琅和费衍射的远场条件，从而可省去单缝前后的透镜L1和L2。；
c．点亮半导体激光器，使激光垂直照射于单缝的刀口上，利用小孔屏调好光路，须特别注意的是：观察时不要正对电源，以免灼伤眼睛。
d．将WJH接上电源开机预热15min，将量程选择开关置I档，衰减旋钮置校准为止（顺时针旋到底，即灵敏度最高）。调节调零旋钮，使数据显示器显示“-000”（负号闪烁）。以后在测量过程中如果数码管显示“999”，此为超量程知识，可将量程调高一档。如果数字显示小于190，且小数点不在第一位时，可将量程减少一档，以充分利用仪器分辨率。
e. 将小孔屏置于光强测量装置之前，调二维调节架，选择所需的单缝缝宽a，观察小
孔屏上的衍射花纹，使它由宽变窄及由窄变宽重复几次，一方面观察在调节过程中小孔屏上的各种现象和变化规律，另一方面调节各元件，使小孔屏上的衍射图像清晰、对称、条纹间距适当，以便测量。这一步是测量效果是否理想的关键。
f. 移去小孔屏，调整一维光强测量装置，使光电探头中心与激光束高度一致，移动方向与激光束垂直，起始位置适当。
g. 关掉激光电源，记下本底读数（即初读数）再打开激光电源，开始测量。为消除空程，减小误差，应转动手轮使光电探头单方向移动，即沿衍射图像的展开方向（X轴方向），从左向右或从右向左，每次移动0.200mm，单向、逐点记下衍射图像的位置坐标X和相应的光强。
h. 在坐标格子上以横轴为距离，纵轴为光强，将记录下来的数值（减去初读数）描绘出来。就得单缝衍射的光强分布图。若以光强最大值I0除各数值，也可得出单缝衍射的相对光强分布图。
i. 测出狭缝到硅光电池的距离L，并从光强分布图上测出b（多测几个，取平均值）或
X1，算出狭缝缝宽a。
j. 用读数显微镜直接测出缝宽，测5次，取平均值，与衍射测量结果比较，求相对误差。
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