『壹』 如何用傅里葉光學求單縫衍射的光強分布
衍射(英語:diffraction)是指波遇到障礙物時偏離原來直線傳播的物理現象。
在經典物理學中,波在穿過狹縫、小孔或圓盤之類的障礙物後會發生不同程度的彎散傳播。假設將一個障礙物置放在光源和觀察屏之間,則會有光亮區域與陰晦區域出現於觀察屏,而且這些區域的邊界並不銳利,是一種明暗相間的復雜圖樣。
『貳』 【有加分】大學物理實驗 單縫衍射的光強分布及縫寬測量 思考題
1、中間為主極大亮度比其餘大一倍,兩側一次又一系列的次極大和極小(即暗紋)
2、平行光入射,平行光出射
『叄』 誰有單縫衍射及光強分布測試的實驗報告,跪求
單縫衍射測縫寬實驗
一、實驗目的
1.觀察單縫衍射現象及其特點;
2.用硅光電池測量單縫衍射的光強分布; 3.用單縫衍射的規律計算單縫縫寬;
二、實驗原理:
光在傳播過程中遇到障礙物時將繞過障礙物,改變光的直線傳播,稱為光的衍射。當障礙物的大小與光的波長大得不多時,如狹縫、小孔、小圓屏、毛發、細針、金屬絲等,就能觀察到明顯的光的衍射現象,亦即光線偏離直線路程的現象。光的衍射分為夫琅和費衍射與費涅耳衍射,亦稱為遠場衍射與近場衍射。本實驗只研究夫琅和費衍射。理想的夫琅和費衍射,其入射光束和衍射光束均是平行光。單縫的夫琅和費衍射光路圖如下圖所示。
a. 理論上可以證明只要滿足以下條件,單縫衍射就處於夫琅和費衍射區域:
a2a2
???或L???
88L
式中:a為狹縫寬度;L為狹縫與屏之間的距離;?為入射光的波長。
可以對L的取值范圍進行估算:實驗時,若取a?1?10m,入射光是He?Ne激光,
?4
其波長為632.80nm,
a2
?
?1.6cm?2cm,所以只要取L?20cm,就可滿足夫琅和費衍射
的遠場條件。但實驗證明,取L?50cm,結果較為理想。
b. 根據惠更斯-費涅耳原理,可導出單縫衍射的相對光強分布規律:
I
?(sinu/u)2 I0
式中: u?(?asin?)/?
暗紋條件:由上式知,暗條紋即I?0出現在
u?(?asin?)/????,??2?,?
即暗紋條件為
asin??k?,k??1,k??2,?
明紋條件:求I為極值的各處,即可得出明紋條件。令
d
(sin2u/u2)?0
推得 u?tanu 此為超越函數,同圖解法求得:
u?0,?1.43?,?2.46?,?3.47?,?
即 asin??0,?1.43?,?2.46?,?3.47?,?
可見,用菲涅耳波帶法求出的明紋條件
asin??(2k?1)?/2,k?1,2,3,?
只是近似准確的。
單縫衍射的相對光強分布曲線如下圖所示,圖中各級極大的位置和相應的光強如下:
sin?
?1.43?/a ?2.46?/a
?3.47?/a
I
I0 0.047I0 0.017I0 .0.018I
c. 應用單縫衍射的公式計算單縫縫寬
由暗紋條件:asin??k? 並由圖有:Xk?Ltan?k
由於?很小,所以Xk?L?k?kL?/a
令b?Xk?1?Xk?L?/a(b為兩相鄰暗紋間距),則
a?L?/b(或a?L?/X1,X1為中央明紋半寬度)
由此可見,條紋間距b正比於L和?,反比於縫寬a。由實驗曲線測出b(取平均值),即可算出縫寬a。
d. 實驗證明,若將單縫衍射的光路圖中的單縫換成金屬細絲,屏上夫琅和費花樣和同樣寬度的單縫衍射花樣是一樣的,故只需將單縫寬度a用金屬細絲直徑d代替,就可完全應用以上的理論和公式。
四、實驗內容和步驟:
1. 實驗主要內容是觀察單縫衍射現象,測量單縫衍射的光強分布,並計算出縫寬a。 實驗中用硅光電池作光強I的測量器件。硅光電池能直接變為電能,在一定的光照范圍內,光電池的光電流i與光照強度I成正比。本實驗用的是WJH型數字式檢流計,以數字顯示來檢測光電流。它是採用低漂移運算放大器、模/數轉換器和發光數碼管將光電流a進行處理,從而將光強I以數字顯示出來。
a.按下圖接好實驗儀器,先目測粗調,使各光學元件同軸等高,要注意將激光器調平;
b.激光器與單縫之間的距離以及單縫與一維光強測量裝置之間的距離均置為50cm左
『肆』 單縫衍射光強的分布測量, 若環境背景對實驗有干擾你將採取什麼方法消除其影響
你好!
我們可以先遮擋光源,測量背景光在各個點的光強,再進行試驗,利用所測量的數據減去背景光強度,就能消除背景光對試驗的影響。
有疑問請追問,有幫助請採納!
『伍』 單縫衍射中央明紋光強數值如何計算
任意一點衍射光強為:I=I0[(sinb/b)]^2
其中I0是入射光強 ,b=kax/(2f)
其中k是波矢:k=2π/λ
a是狹縫寬度,
x是光屏上離開中心位置的距離
f是焦距
所以對於中央明紋x=0
此時sinb=0,b=0
利用洛必達法則,上下求導,並去x趨向於0得到
I=I0
計算結束!
『陸』 單縫衍射的光強怎麼分布
光強I按一下函數分布:
I=I0×(sin(πax/fλ))^2/(πax/fλ)^2
其中,I0是入射光強
a是縫寬,x是屏幕上的位置,f是透鏡焦距,λ是波長!
『柒』 單縫衍射的光強分布及測量實驗是什麼衍射為什麼試驗中怎樣判斷激光束垂上
高階的光強應以零級(就是中心亮斑或亮線)為中心對稱,而且兩邊的對應高階的強度應基本一樣.
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『捌』 單縫衍射圖樣中相對光強大小是通過什麼測出的
中央條紋最亮,同時也最寬,約為其他明條紋寬度的兩倍.中央條紋兩側,光強度迅速減小,直至第一暗條紋;隨後光強又逐漸增大成為第一明條紋