單縫衍射測(cè)波長(zhǎng)(共4頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上單縫衍射測(cè)波長(zhǎng)通過單縫衍射實(shí)驗(yàn)，可具體地觀察到單縫衍射現(xiàn)象，學(xué)習(xí)利用單縫衍射進(jìn)行光波波長(zhǎng)的測(cè)量，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)中掌握WDY-1型單縫衍射儀的使用方法。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解單縫衍射的特點(diǎn)，加深對(duì)光的波動(dòng)性的認(rèn)識(shí)。2.學(xué)會(huì)用單縫衍射儀測(cè)量光波波長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)原理及方法如圖1所示，通過單縫后的衍射光經(jīng)透鏡L（相當(dāng)于望遠(yuǎn)鏡的物鏡）會(huì)聚屏P上，在屏上呈現(xiàn)出明暗相間的單縫衍射圖像。圖1由惠更斯一菲涅耳源理可推得單縫衍射的光強(qiáng)分布 （1）式中a是單縫的寬度，為衍射光的波長(zhǎng)，為衍射角。當(dāng)=0時(shí)，這是衍射圖像中光強(qiáng)的最大值，稱為中央主極大。當(dāng)，（k =0，±1，±2，±

2、3，）時(shí)，則，出現(xiàn)暗紋。實(shí)際上角很小，所以一般暗紋出現(xiàn)在處，因此，中央主極大兩側(cè)暗紋之間的角寬度為，而其它相鄰暗紋之間的角度均為。除了中央主極大之外，兩相鄰暗紋之間都有一次極強(qiáng)，計(jì)算得出次極強(qiáng)在下列位置：=0.047，0.017，0.008如圖2所示。圖2在實(shí)驗(yàn)中，一般采用測(cè)量暗紋的中心位置，因?yàn)椋?）暗紋的中心位置易確定2）中央亮紋兩側(cè)暗紋的中心位置呈等距離分布。在圖1中Pk是第k級(jí)暗紋的中心位置，則有 （2）在測(cè)量中一般采用測(cè)量+k與k兩級(jí)暗紋的中心位置，令，則上式可改寫為 （3）即 （4）式中l(wèi)k只有焦距f的1%左右，與相比更小，可以忽略的影響，則式（4）可簡(jiǎn)化為如下形式 （5）測(cè)出單縫

3、寬a與中央亮紋對(duì)稱的兩條暗紋的中心們置求得lk，知道衍射級(jí)數(shù)k，望遠(yuǎn)鏡焦距f，由望遠(yuǎn)鏡上讀出聚焦調(diào)節(jié)量(像方截距)值，即可由式（5）算出所測(cè)單色光的波長(zhǎng)。儀器構(gòu)造及使用鈉光燈，WDY1型單縫衍射儀，讀數(shù)顯微鏡等。圖3 WDY-1型單縫衍射儀結(jié)構(gòu)圖1單縫 2縫寬調(diào)節(jié)螺絲 3單縫與望遠(yuǎn)鏡筒的緊固螺絲4讀數(shù)窗 5望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦螺旋 6測(cè)微手輪 7測(cè)微目鏡8望遠(yuǎn)鏡仰角調(diào)節(jié)螺絲 9支架及底座WDY1型單縫衍射儀結(jié)構(gòu)如圖3所示，相當(dāng)一個(gè)加裝測(cè)微目鏡的望遠(yuǎn)鏡，可調(diào)單縫套在望遠(yuǎn)鏡物鏡上。如果鈉光燈距物鏡的距離可視為無限遠(yuǎn)，則單縫衍射圖樣將呈現(xiàn)在物鏡的后焦平面上，望遠(yuǎn)鏡的目鏡是一個(gè)測(cè)微目鏡，分劃板裝在目鏡的前焦平面

4、上，即單縫 衍射圖樣恰好成在分劃板上，借助分劃板上準(zhǔn)線的移動(dòng)可測(cè)出各條紋間的距離。實(shí)際上，光源不可能放在無限遠(yuǎn)處，這時(shí)衍射圖樣不能恰好成在分劃板上。若要在分劃 板上能看到清晰的衍射圖樣，就必須稍微將物鏡前移一些，前移量由讀數(shù)窗中所示位置 讀出（=0的位置，相當(dāng)于物鏡后焦平面與目鏡前焦平面重合的位置）。讀數(shù)顯微鏡的使用參閱“讀數(shù)顯微鏡及測(cè)量方法簡(jiǎn)介”有關(guān)部分。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.調(diào)節(jié)單縫的寬度，觀察衍射圖樣隨縫寬變化的特點(diǎn)。2.測(cè)量鈉黃光的波長(zhǎng)。3.測(cè)量縫寬。將單縫置于讀數(shù)顯微鏡下測(cè)量單縫兩邊緣的位置、并計(jì)算。操作重點(diǎn)及難點(diǎn)望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié)1.調(diào)節(jié)目鏡使分劃板上的十字叉絲清晰。2.調(diào)節(jié)單縫方向使之與鈉光燈的光窗縫平行。3.調(diào)節(jié)叉絲方向使其中一根與衍射條紋平行。4.調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡的物鏡，使看到的衍射條紋非常清晰，此時(shí)即可記下的值。注意事項(xiàng)lk與縫寬a的測(cè)量都是通過測(cè)量?jī)蓚€(gè)位置而確定的，并且都是通過測(cè)微手輪實(shí)現(xiàn)測(cè)量的，因此在lk與a的測(cè)量過程中，測(cè)微手輪只能朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，每個(gè)測(cè)量的起始位置應(yīng)該在要測(cè)量的兩個(gè)位置之外（例如，要實(shí)現(xiàn)從向的測(cè)量，起始位置應(yīng)在的左側(cè)，使得在測(cè)量位置之前，叉絲就是由左向右移動(dòng)的）。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，用以驗(yàn)證單縫寬度與中央明紋寬度之間的函數(shù)關(guān)系。預(yù)習(xí)思考題1.為什么在測(cè)量中測(cè)微手輪只能朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)?如果轉(zhuǎn)過