衍射光栅光强分布研究论文

题 目 : [物理实验] 波的衍射实验论文 尺 寸 : 波的衍射实验论文.doc 目 录 : 1.衍射现象2.衍射理论3.惠更斯原理4.微波布拉格衍射原理5.菲涅耳原理6.衍射图象7.光栅的衍射原 文 : 衍射现象：光波在传播过程中遇到障碍物，偏离直线传播而进入阴影区域，光强重新分布，这种现象称为光的衍射现象。衍射理论：惠更斯原理：波在媒质中传播到的各点，都可看成新的子波源。在以后的任一时刻，这些子波的包络面就是该时刻的波前。惠更斯原理只能定性地解释波的衍射，不能给是具体波的强度。菲涅耳在惠更斯原理基础上加以补充，提出了子波相干叠加的概念。微波布拉格衍射原理： 晶面的密勒指数标记法：固态物质可分为晶体和非晶体两类。食盐、 方解石、金钢石、金属等属晶体，玻璃、松香、沥青等是非晶体。从微观结构上看，组成晶体的微粒有规则地、周期地排列成一定的结晶格子，简称晶格。最简单的晶格是立方体结构，这种结构只要用边长为a的正立方体沿三个直角坐标轴重复就可得到整个空间点阵。a称为晶体常数，通过任一格点，可以画出全同的晶面和某一晶面平行，构成一组平行晶面，所有的格点都在一族平行的晶面上而无遗漏，这样一族晶面不仅平行，而且等距，各晶面上格点的分布情况相同。晶体中有无限多族平等晶面，因此要有一个标记这些晶面族的方法。一般采用密勒指数法。设某一晶面与X、Y、Z三个坐标轴的截距分别为x、y、z，把三个截距的倒数1/x、1/y、1/z进行通分，取x、y、z的最小公倍数作为分母，得到三个分子分别为h、k、l，则此平面的密勒指数为（hkl）。当然与此平面平行的所有平面的密勒指数也是（hkl）。 看看这个：

单缝衍射测缝宽实验 一、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； ３．用单缝衍射的规律计算单缝缝宽； 二、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，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、小圆屏、毛发、细针、金属丝等，就能观察到明显的光的衍射现象，亦即光线偏离直线路程的现象。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。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，单缝衍射就处于夫琅和费衍射区域： a2a2 ???或L??? 88L 式中：a为狭缝宽度；L为狭缝与屏之间的距离；?为入射光的波长。 可以对L的取值范围进行估算：实验时，若取a?1?10m，入射光是He?Ne激光， ?4 其波长为， a2 ? ?，所以只要取L?20cm，就可满足夫琅和费衍射 的远场条件。但实验证明，取L?50cm，结果较为理想。 b. 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： I ?(sinu/u)2 I0 式中： u?(?asin?)/? 暗纹条件：由上式知，暗条纹即I?0出现在 u?(?asin?)/????，??2?，? 即暗纹条件为 asin??k?，k??1，k??2，? 明纹条件：求I为极值的各处，即可得出明纹条件。令 d (sin2u/u2)?0 du 推得 u?tanu 此为超越函数，同图解法求得： u?0，?，?，?，? 即 asin??0，?，?，?，? 可见，用菲涅耳波带法求出的明纹条件 asin??(2k?1)?/2，k?1，2，3，? 只是近似准确的。 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： sin? ? ? ? I I0 . c. 应用单缝衍射的公式计算单缝缝宽 由暗纹条件：asin??k? 并由图有：Xk?Ltan?k 由于?很小，所以Xk?L?k?kL?/a 令b?Xk?1?Xk?L?/a（b为两相邻暗纹间距），则 a?L?/b（或a?L?/X1，X1为中央明纹半宽度） 由此可见，条纹间距b正比于L和?，反比于缝宽a。由实验曲线测出b（取平均值），即可算出缝宽a。 d. 实验证明，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，故只需将单缝宽度a用金属细丝直径d代替，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，测量单缝衍射的光强分布，并计算出缝宽a。 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，以数字显示来检测光电流。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； b．激光器与单缝之间的距离以及单缝与一维光强测量装置之间的距离均置为50cm左