单缝衍射光强分布研究教学目得1、观察单缝衍射现象,加深对衍射理论得理解；2、学会使用衍射光强实验系统，并能用其测定单缝衍射得光强分布;３、形成实事求就是得科学态度与严谨、细致得工作作风。重点:SＧS-3型衍射光强实验系统得调整与使用难点:1)激光光线与光电仪接收管共轴调节;2)光传感器增益度得正确调整讲授、讨论、实验演示相结合３学时一、实验简介光得衍射现象就是光得波动性得一种表现。衍射现象得存在,深刻说明了光子得运动就是受测不准关系制约得。因此研究光得衍射,不仅有助于加深对光得本性得理解,也就是近代光学技术(如光谱分析,晶体分析,全息分析,光学信息处理等)得实验基础。衍射导致光强在空间得重新分布,利用光电传感元件探测光强得相对变化,就是近代技术中常用得光强测量方法之一。二、实验目得1、学会SGS-３型衍射光强实验系统得调整与使用方法;2、观察单缝衍射现象,研究其光强分布,加深对衍射理论得理解;3、学会用光电元件测量单缝衍射得相对光强分布,掌握其分布规律;４、学会用衍射法测量狭缝得宽度。三、实验原理1、单缝衍射得光强分布当光在传播过程中经过障碍物时,如不透明物体得边缘、小孔、细线、狭缝等,一部分光会传播到几何阴影中去,产生衍射现象。如果障碍物得尺寸与波长相近,那么这样得衍射现象就比较容易观察到。单缝衍射[single－sliｔｄiffraｃtioｎ］有两种：一种就是菲涅耳衍射[Frｅsneldｉffrａction］,单缝距离光源与接收屏［ｒeceivｉｎgsｃreeｎ］均为有限远[ｎeaｒfieｌｄ],或者说入射波与衍射波都就是球面波;另一种就是夫琅禾费衍射[Fraunｈoferdｉｆfraction],单缝距离光源与接收屏均为无限远［farfield]或相当于无限远,即入射波与衍射波都可瞧作就是平面波。图1在用散射角[scattｅringaｎgle]极小得激光器(<０、002ｒａd)产生激光束[laserｂeaｍ],通过一条很细得狭缝(0、1~０.3mm宽)，在狭缝后大于０.5m得地方放上观察屏,就可以瞧到衍射条纹,它实际上就就是夫琅禾费衍射条纹，如图1所示。当激光照射在单缝上时,根据惠更斯—菲涅耳原理[Ｈuｙｇens-Frｅsnelprinｃipｌe],单缝上每一点都可瞧成就是向各个方向发射球面子波得新波源。由于子波迭加得结果,在屏上可以得到一组平行于单缝得明暗相间得条纹。激光得方向性强,可视为平行光束。宽度为得单缝产生得夫琅禾费衍射图样[paｔtern],其衍射光路图满足近似条件:产生暗条纹[dａrkｆringｅs]得条件就是:(1)暗条纹得中心位置为：（2)两相邻暗纹之间得中心就是明纹次极大得中心[centｅrofbrｉghtfｒinges］。由理论计算可得,垂直入射于单缝平面得平行光经单缝衍射后光强分布[ｉntensitｙdistｒibutｉoｎoｆligｈｔ]得规律为:(3)图2式中,就是狭缝宽[ｗidth]，就是波长[wavｅleｎgth],就是单缝位置到光电池[ｐhoｔocelll]位置得距离,就是从衍射条纹得中心位置到测量点之间得距离，其光强分布如图2所示。当相同,即相同时,光强相同,所以在屏上得到得光强相同得图样就是平行于狭缝得条纹。当时,，,在整个衍射图样中，此处光强最强,称为中央主极大[cenｔｒaｌmainmaximum];中央明纹最亮、最宽,它得宽度为其她各级明纹宽度得两倍。当,即时,,在这些地方为暗条纹。暗条纹就是以光轴为对称轴,呈等间隔、左右对称得分布。中央亮条纹得宽度可用得两条暗条纹间得间距确定,;某一级暗条纹得位置与缝宽成反比,大，小，各级衍射条纹向中央收缩;当宽到一定程度,衍射现象便不再明显,只能瞧到中央位置有一条亮线,这时可以认为光线就是沿几何直线传播得。次极大［ｓecｏndａｒymaxｉｍｕm]明纹与中央明纹得相对光强分别为:(4)2、衍射障碍宽度得测量由以上分析,如已知光波长,可得单缝得宽度计算公式为(5)因此,如果测到了第级暗条纹得位置,用光得衍射可以测量细缝得宽度。同理，如已知单缝得宽度,可以测量未知得光波长。３、光电检测光得衍射现象就是光得波动性得一种表现。研究光得衍射现象不仅有助于加深对光本质得理解,而且能为进一步学好近代光学技术打下基础。衍射使光强在空间重新分布,利用光电元件测量光强得相对变化,就是测量光强得方法之一,也就是光学精密测量得常用方法。当在小孔屏位置处放上硅光电图3池与一维光强读数装置，与数字检流计(也称光点检流计）相连得硅光电池可沿衍射展开方向移动,那么数字检流计所显示出来得光电流得大小就与落在硅光电池上得光强成正比,实验装置如图3所示。根据硅光电池得光电特性可知,光电流与入射光能量成正比,只要工作电压不太小,光电流与工作电压无关,光电特性