單縫圓孔衍射實驗裝置圖

㈠ 一單縫夫琅和費衍射實驗 當把單縫向屏幕方向稍微移動一點時 衍射圖樣將 如何 （求回答並解釋原

衍射圖沒有變化。因為出射光是平行光，移動單縫位置不改變出射光線的衍射角，而平行光經過透鏡總是匯聚在透鏡焦平面上，在屏上位置僅僅與焦距和衍射角有關。

㈡ 圓孔衍射

圓孔衍射
當光在傳播過程中經過障礙物，如不透明物體的邊緣、小孔、細線、狹縫等時，一部分光會傳播到幾何陰影中去，產生衍射現象。光的衍射現象是光的波動性的一種表現。研究光的衍射現象不僅有助於加深對光本質的理解，而且能為進一步學好近代光學技術打下基礎。衍射使光強在空間重新分布，利用光電元件測量光強的相對變化，是測量光強的方法之一，也是光學精密測量的常用方法。
一、實驗目的
1．觀察圓孔衍射現象，加深對衍射理論的理解。
2．會用光電元件測量圓孔衍射的相對光強分布，掌握其分布規律。
二、實驗儀器
He-Ne激光器、單縫及二維調節架、光電探測器及移動裝置、數字式萬用表、鋼捲尺等。
三、實驗原理
圓孔衍射的基礎是惠更斯-菲涅爾原理，，經過計算可以得到：在沿光傳播方向圓孔的中軸線上，總是光強極大（設平面光波沿圓孔軸線傳播），偏開中軸線一定角度，諸子波相干疊加正好相消，則出現第一級暗線，由於圓孔激起子波的軸對稱性，暗線將是暗環，再增大偏開軸線角度，可得到一系列暗環，暗環之間為亮環，即衍射次極大。直徑為D的圓孔的夫琅和費衍射光強的徑向分布可通過貝塞耳函數表示。夫琅和費圓孔衍射圖樣的中央圓形（零級衍射）亮斑通常稱為艾里斑，艾里斑的大小可用半形寬度即第一級暗環對應的衍射角為：

圓孔衍射各極小值的位置（衍射角）在0.610π，1.116π，1.619π，… 處，各極大值的位置（衍射角）在0，0.0819π，0.133π，0.187π，… 處，其相對光強I/I0依次為1，0.0175，0.042，0.0016，…。零級衍射的圓亮斑集中了衍射光能量的83.8% 。
夫琅和費衍射不僅表現在單縫衍射中，也表現在小孔的衍射中，如圖10-1所示。平行的激光束垂直地入射於圓孔光闌1上，衍射光束被透鏡2會聚在它的角平面3上，若在此焦平面上放置一接收屏，將呈現出衍射條紋。衍射條紋為同心圓，它集中了84%以上的光能量， 點的光強分布為：
（10-1）
為一階貝塞爾函數，它可以展開成 的級數

（10-2）
可以用衍射角 及圓孔半徑 表示
（10-3）
式中 是激光波長（ 激光器 納米）。衍射圖樣的光強極小點就是一階貝塞爾函數的零點，它們是x0=3.832，7.0162，0.174，13.32，…；衍射條紋的光強極大點對應的x=5.136，8.460，11.620，13.32，…。中央光斑（第一暗環）的直徑為 ， 點的位置由衍射角 來確定，若屏上 點離中心 的距離為 （ ），則中央光斑的直徑 為
（10-4）
其中， 是一階貝塞爾函數的第一個零點。同理，可推算出第 個暗環直徑 為

（10-5）

其中， 是一階貝塞爾函數第 個零點，（n=1，2，3，…）。由（10-4）可知，只要測得中央光斑的直徑 ，便可求得小孔半徑 。
四、實驗內容
1.調整光路：調整激光束、單縫及光電檢測器達到同軸等高。激光垂直照射在單縫平面上，接收屏與圓孔之間的距離大於1m。調節光電檢測器透光縫約1mm。
2. 觀察圓孔衍射現象，將激光束照亮圓孔，在接收裝置處先用屏進行觀察，調節圓孔左右位置，使衍射花樣對稱。觀察衍射條紋的變化，觀察各級明條紋的光強變化。
3. 測量衍射條紋的相對光強
（1）本實驗裝置實現信號的光電轉化，用雙量程的光功率計進行測量。測量從低量程開始，為避免儀器零點漂移影響，最好不要換量程；
（2）從一側衍射條紋第三級暗環開始，記下游標卡尺讀數；同方向移動游標，間隔0.5mm讀一次光功率計數值，一直測到另一側第三級暗環為止。
4．圓孔直徑a的測量
由公式： （10-6）
測量f，計算中央光斑的直徑 ，計算小孔半徑 。
五、數據記錄及處理
1. 自己設計表格，記錄數據。
2. 將所測得的I值做歸一化處理，即將所測的數據對中央主極大取相對比值I/IO（稱為相對光強），在直角坐標紙上描出I/IO～X曲線。
3. 由圖中找出各次極大的位置與相對光強，分別與理論值進行比較。
4. 圓孔的測量
（1）從所描出的分布曲線上，確定 n=1時的暗環的直徑D，將D值與f值代入公式（10-6）中，計算圓孔直徑a；測三次並求出算術平均值，並與給定值比較。
（2）取n=1，2，3，…，測出第1，2，3，…，個暗環的直徑 ， ， ，…，由（10-5）式，分別計算出圓孔半徑 ，求出 值。
六、思考題
1．夫琅和費衍射應符合什麼條件？
2．如果激光器輸出的單色光照射在一根頭發絲上，將會產生怎樣的衍射花樣？可用本實驗的哪種方法測量頭發絲的直徑？

㈢ 在光的單縫衍射實驗中可觀察到清晰的亮暗相間的圖樣，如圖所示四幅圖片中屬於光的單縫衍射圖樣的是：（　

㈣ 單縫衍射與圓孔衍射

單縫衍射圖像是明暗相間的條紋，圓孔衍射是明暗相間的圓環，而泊松亮斑是在一個圓盤的影子中心有一個小亮點

㈤ 為什麼夫琅禾費單縫衍射實驗衍射圖樣關於中央主極大左右不對稱急尋~！

請檢查：
1、縫後透鏡嚴格垂直於光線出射方向
2、入射光線嚴格垂直於狹縫平面
3、準直部分有無異常

㈥ 單縫夫琅禾費衍射實驗中 縫寬的變化對衍射圖樣的光強和條紋寬度有什麼影響

單縫衍射中滿足衍射反比律，即縫寬和條紋寬度成反比，縫越寬，條紋間距越內小,，光柵衍容射中,光柵常數越小，得到的條紋就越細越亮，測量精度隨之增大。

夫琅禾費衍射現象是平行光通過衍射物體如小圓孔或者狹縫後產生的衍射現象，也被稱為遠場衍射，觀測距離或者像面距離遠遠大於被衍射物體的尺寸。近場情況下一般是菲尼爾衍射。

顏色條紋線寬度與角寬度的定義與計算如下圖，這里以單縫衍射為例做說明：

(6)單縫圓孔衍射實驗裝置圖擴展閱讀：

光源和光屏到障礙物的距離都很大，此時入射光為平行光，波面是平面，衍射光也是平行光。這種衍射稱為夫琅禾費衍射，它是夫琅禾費（J.von Fraunhofer）最早描述的（1821--1822年）。在實驗室里，可以很容易的用透鏡使入射球面光波變成平行光，很容易實現夫琅禾費衍射的條件。

顯然菲涅爾衍射是普遍情況，夫琅禾費衍射只是它的特例。

㈦ 做夫琅禾費單縫衍射實驗不放凸透鏡能得到衍射圖像嗎

夫琅禾費衍射是遠場衍射條紋,也就是他的衍射條紋成像在無窮遠處,衍射後出現的應該是平行光,而不是真正的衍射條紋,所以需要用透鏡對其衍射條紋進行聚焦,這樣才能讓衍射條紋在有限的距離內成像在光屏上,你看夫琅禾費衍射光強公式裡面是不是有一項是f,而不是d,這個f就是透鏡的焦距,而不是光屏到狹縫的距離,光屏應該放在這個透鏡的焦點上.至於為什麼楊氏雙縫干涉沒有用到透鏡?這個問題很好解答,因為楊氏雙縫干涉用的是點光源,而不是想夫琅禾費衍射那樣用的是平行光光源,既然這樣,就屬於夫琅禾費衍射的范疇,所以他的計算式單純靠計算光程差來處理的,這樣計算下來,是他兩個狹縫出來的光線的干涉情況,而且是在沒考慮衍射的情況下,也就是認為狹縫寬度是無限小的情況下進行的.相反,夫琅禾費衍射,是通過對把狹縫看做是多個小的點光源,然後對整個狹縫的區域進行基爾霍夫衍射積分,算得的所有這些小點光源在光屏上所有振動情況的干涉疊加,才得到的衍射圖樣,所以說楊氏雙縫不能用這個解釋,他只是理想情況下的雙縫干涉而已.在雙縫實驗中,如果你考慮到縫寬度,不加透鏡,那麼他出來的是近場的費內爾衍射.如果你是平行光入射且考慮遠場的情況,就必須加透鏡,出來的就是夫琅禾費衍射.平行光入射，沒有用點光源，其次，提到縫寬度了，再次，用了透鏡。 綜上，這個題按照夫琅禾費多縫衍射裡面的雙縫的特殊情況計算，即按衍射算，把光強公式中N代成2，然後用多縫衍射條紋間距公式計算。 P.S. 如果此題，點光源入射，沒有縫寬度，只有縫間距，沒有用透鏡，按楊氏雙縫計算。

㈧ 大學物理。單縫衍射。這4張圖是有聯系的，我不知道k的取值為什麼那樣取

第一個式子，D指光闌 就是最大通光孔直徑，一般就是圓孔衍射的孔直徑。

第二個式子，取了k=5 或者2的話 就超出可見光范圍了，可見光范圍是400-760nm

㈨ 單縫衍射的原理，圓孔衍射以及柏松亮斑的原理。

就是光的波動性讓光前進路線不像看上去那麼直，單縫衍射是體現光能繞過障礙物前進，圓孔亮斑說明繞過的光匯集增強