實驗八 光的衍射

1、36實驗八實驗八光的衍射光的衍射光作為一種電磁波即有衍射現(xiàn)象，一般衍射分為單縫衍射、多縫衍射和光柵衍射。而根據(jù)狹縫形狀又有矩形孔衍射和圓形孔衍射之說。所以不同的衍射光，其光強分布特性也不一樣。實驗要求利用現(xiàn)代計算機技術(shù)與物理原理分析和研究各種衍射光的強度分布特性?！緦嶒?zāi)康膶嶒災(zāi)康摹?掌握各種衍射光的產(chǎn)生機理。2研究夫瑯和費衍射的光強分布，加深對衍射理論的了解。3觀察各種衍射光的衍射現(xiàn)象，學(xué)會利用計算機分析和研究。【實驗原理實驗原理】光

2、的衍射現(xiàn)象是指光遇到障礙物時偏離直線傳播方向的現(xiàn)象。衍射現(xiàn)象一般分兩類：菲涅爾衍射和夫瑯和費衍射。其中夫瑯和費衍射是指光源和觀察者屏離開衍射物體都為無窮遠(yuǎn)時的衍射。但因為實際做不到無窮遠(yuǎn)，所以一般要求滿足光源和觀察屏離開衍射物體之間的距離S都遠(yuǎn)大于a2λ就能觀察到夫瑯和費衍射現(xiàn)象。其中a為衍射物體的孔徑，λ為光源的波長。衍射光強的大小和形狀是研究衍射光的主要特性。而不同的衍射物體其衍射光強的大小和形狀都不一樣。下面是幾種衍射光的強度分布

3、公式和原理簡介。1單縫的夫瑯和費衍射單縫的夫瑯和費衍射是指衍射物體為一條狹小的可調(diào)節(jié)的縫，當(dāng)單色光通過該狹縫時因為光的波粒二性而發(fā)生衍射現(xiàn)象。從而形成明暗相間的衍射條紋，條紋的寬窄和強弱與狹縫的大小有關(guān)，為了使衍射條紋清晰可見，狹縫大小不能太大，否則各級衍射條紋分辨不清；也不能太小，否則衍射光太弱，難以被光電管接收到。如下圖1所示，設(shè)a為單縫的寬度，Z、P間距為S，θ為衍射角，其在觀察屏上的位移為X，X離開屏中心O的距離為Sθ，光源的波

4、長為λ。所以由惠更斯—菲涅爾原理可得單縫的夫瑯和費衍射的光強公式為：(1)20)sin(uuII??u=πasinθλ(2)38為：稱為干涉因子，其中，。??sin)sin(N????sind?干涉因子曲線見圖（3）。它有兩大特點：其一是主級強的位置與縫的數(shù)目N無關(guān)，只要β=K?(K=012)，即滿足下式時出現(xiàn)主級強。sinθ=Kλd(13)此時sinNβ=0，sinβ=0，但是sinNβsinβ=N。其二是次級強的數(shù)目等于N2。當(dāng)si

5、nNβ=0，sinβ≠0時，sinNβsinβ=0，即出現(xiàn)強度為零的點，就滿足下式：β=（K（mN））?，sinθ=（K（mN））λd（14）其中K=0，1，2，；m=1，2，3，N1。任一K內(nèi)共有N1個零點，即有N2個次級大，式（14）也說明N越大，主級強的角度越小，峰越銳。圖3多縫衍射的強度受單縫衍射和多縫干涉的相互影響，所以其強度公式為：Iθ=I0（sinuu）2（sinNβsinβ）2（15）下圖4為N=5，d=3a的5縫衍射強