单缝圆孔衍射实验装置图

㈠ 一单缝夫琅和费衍射实验 当把单缝向屏幕方向稍微移动一点时 衍射图样将 如何 （求回答并解释原

衍射图没有变化。因为出射光是平行光，移动单缝位置不改变出射光线的衍射角，而平行光经过透镜总是汇聚在透镜焦平面上，在屏上位置仅仅与焦距和衍射角有关。

㈡ 圆孔衍射

圆孔衍射
当光在传播过程中经过障碍物，如不透明物体的边缘、小孔、细线、狭缝等时，一部分光会传播到几何阴影中去，产生衍射现象。光的衍射现象是光的波动性的一种表现。研究光的衍射现象不仅有助于加深对光本质的理解，而且能为进一步学好近代光学技术打下基础。衍射使光强在空间重新分布，利用光电元件测量光强的相对变化，是测量光强的方法之一，也是光学精密测量的常用方法。
一、实验目的
1．观察圆孔衍射现象，加深对衍射理论的理解。
2．会用光电元件测量圆孔衍射的相对光强分布，掌握其分布规律。
二、实验仪器
He-Ne激光器、单缝及二维调节架、光电探测器及移动装置、数字式万用表、钢卷尺等。
三、实验原理
圆孔衍射的基础是惠更斯-菲涅尔原理，，经过计算可以得到：在沿光传播方向圆孔的中轴线上，总是光强极大（设平面光波沿圆孔轴线传播），偏开中轴线一定角度，诸子波相干叠加正好相消，则出现第一级暗线，由于圆孔激起子波的轴对称性，暗线将是暗环，再增大偏开轴线角度，可得到一系列暗环，暗环之间为亮环，即衍射次极大。直径为D的圆孔的夫琅和费衍射光强的径向分布可通过贝塞耳函数表示。夫琅和费圆孔衍射图样的中央圆形（零级衍射）亮斑通常称为艾里斑，艾里斑的大小可用半角宽度即第一级暗环对应的衍射角为：

圆孔衍射各极小值的位置（衍射角）在0.610π，1.116π，1.619π，… 处，各极大值的位置（衍射角）在0，0.0819π，0.133π，0.187π，… 处，其相对光强I/I0依次为1，0.0175，0.042，0.0016，…。零级衍射的圆亮斑集中了衍射光能量的83.8% 。
夫琅和费衍射不仅表现在单缝衍射中，也表现在小孔的衍射中，如图10-1所示。平行的激光束垂直地入射于圆孔光阑1上，衍射光束被透镜2会聚在它的角平面3上，若在此焦平面上放置一接收屏，将呈现出衍射条纹。衍射条纹为同心圆，它集中了84%以上的光能量， 点的光强分布为：
（10-1）
为一阶贝塞尔函数，它可以展开成 的级数

（10-2）
可以用衍射角 及圆孔半径 表示
（10-3）
式中 是激光波长（ 激光器 纳米）。衍射图样的光强极小点就是一阶贝塞尔函数的零点，它们是x0=3.832，7.0162，0.174，13.32，…；衍射条纹的光强极大点对应的x=5.136，8.460，11.620，13.32，…。中央光斑（第一暗环）的直径为 ， 点的位置由衍射角 来确定，若屏上 点离中心 的距离为 （ ），则中央光斑的直径 为
（10-4）
其中， 是一阶贝塞尔函数的第一个零点。同理，可推算出第 个暗环直径 为

（10-5）

其中， 是一阶贝塞尔函数第 个零点，（n=1，2，3，…）。由（10-4）可知，只要测得中央光斑的直径 ，便可求得小孔半径 。
四、实验内容
1.调整光路：调整激光束、单缝及光电检测器达到同轴等高。激光垂直照射在单缝平面上，接收屏与圆孔之间的距离大于1m。调节光电检测器透光缝约1mm。
2. 观察圆孔衍射现象，将激光束照亮圆孔，在接收装置处先用屏进行观察，调节圆孔左右位置，使衍射花样对称。观察衍射条纹的变化，观察各级明条纹的光强变化。
3. 测量衍射条纹的相对光强
（1）本实验装置实现信号的光电转化，用双量程的光功率计进行测量。测量从低量程开始，为避免仪器零点漂移影响，最好不要换量程；
（2）从一侧衍射条纹第三级暗环开始，记下游标卡尺读数；同方向移动游标，间隔0.5mm读一次光功率计数值，一直测到另一侧第三级暗环为止。
4．圆孔直径a的测量
由公式： （10-6）
测量f，计算中央光斑的直径 ，计算小孔半径 。
五、数据记录及处理
1. 自己设计表格，记录数据。
2. 将所测得的I值做归一化处理，即将所测的数据对中央主极大取相对比值I/IO（称为相对光强），在直角坐标纸上描出I/IO～X曲线。
3. 由图中找出各次极大的位置与相对光强，分别与理论值进行比较。
4. 圆孔的测量
（1）从所描出的分布曲线上，确定 n=1时的暗环的直径D，将D值与f值代入公式（10-6）中，计算圆孔直径a；测三次并求出算术平均值，并与给定值比较。
（2）取n=1，2，3，…，测出第1，2，3，…，个暗环的直径 ， ， ，…，由（10-5）式，分别计算出圆孔半径 ，求出 值。
六、思考题
1．夫琅和费衍射应符合什么条件？
2．如果激光器输出的单色光照射在一根头发丝上，将会产生怎样的衍射花样？可用本实验的哪种方法测量头发丝的直径？

㈢ 在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，如图所示四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是：（　

㈣ 单缝衍射与圆孔衍射

单缝衍射图像是明暗相间的条纹，圆孔衍射是明暗相间的圆环，而泊松亮斑是在一个圆盘的影子中心有一个小亮点

㈤ 为什么夫琅禾费单缝衍射实验衍射图样关于中央主极大左右不对称急寻~！

请检查：
1、缝后透镜严格垂直于光线出射方向
2、入射光线严格垂直于狭缝平面
3、准直部分有无异常

㈥ 单缝夫琅禾费衍射实验中 缝宽的变化对衍射图样的光强和条纹宽度有什么影响

单缝衍射中满足衍射反比律，即缝宽和条纹宽度成反比，缝越宽，条纹间距越内小,，光栅衍容射中,光栅常数越小，得到的条纹就越细越亮，测量精度随之增大。

夫琅禾费衍射现象是平行光通过衍射物体如小圆孔或者狭缝后产生的衍射现象，也被称为远场衍射，观测距离或者像面距离远远大于被衍射物体的尺寸。近场情况下一般是菲尼尔衍射。

颜色条纹线宽度与角宽度的定义与计算如下图，这里以单缝衍射为例做说明：

(6)单缝圆孔衍射实验装置图扩展阅读：

光源和光屏到障碍物的距离都很大，此时入射光为平行光，波面是平面，衍射光也是平行光。这种衍射称为夫琅禾费衍射，它是夫琅禾费（J.von Fraunhofer）最早描述的（1821--1822年）。在实验室里，可以很容易的用透镜使入射球面光波变成平行光，很容易实现夫琅禾费衍射的条件。

显然菲涅尔衍射是普遍情况，夫琅禾费衍射只是它的特例。

㈦ 做夫琅禾费单缝衍射实验不放凸透镜能得到衍射图像吗

夫琅禾费衍射是远场衍射条纹,也就是他的衍射条纹成像在无穷远处,衍射后出现的应该是平行光,而不是真正的衍射条纹,所以需要用透镜对其衍射条纹进行聚焦,这样才能让衍射条纹在有限的距离内成像在光屏上,你看夫琅禾费衍射光强公式里面是不是有一项是f,而不是d,这个f就是透镜的焦距,而不是光屏到狭缝的距离,光屏应该放在这个透镜的焦点上.至于为什么杨氏双缝干涉没有用到透镜?这个问题很好解答,因为杨氏双缝干涉用的是点光源,而不是想夫琅禾费衍射那样用的是平行光光源,既然这样,就属于夫琅禾费衍射的范畴,所以他的计算式单纯靠计算光程差来处理的,这样计算下来,是他两个狭缝出来的光线的干涉情况,而且是在没考虑衍射的情况下,也就是认为狭缝宽度是无限小的情况下进行的.相反,夫琅禾费衍射,是通过对把狭缝看做是多个小的点光源,然后对整个狭缝的区域进行基尔霍夫衍射积分,算得的所有这些小点光源在光屏上所有振动情况的干涉叠加,才得到的衍射图样,所以说杨氏双缝不能用这个解释,他只是理想情况下的双缝干涉而已.在双缝实验中,如果你考虑到缝宽度,不加透镜,那么他出来的是近场的费内尔衍射.如果你是平行光入射且考虑远场的情况,就必须加透镜,出来的就是夫琅禾费衍射.平行光入射，没有用点光源，其次，提到缝宽度了，再次，用了透镜。 综上，这个题按照夫琅禾费多缝衍射里面的双缝的特殊情况计算，即按衍射算，把光强公式中N代成2，然后用多缝衍射条纹间距公式计算。 P.S. 如果此题，点光源入射，没有缝宽度，只有缝间距，没有用透镜，按杨氏双缝计算。

㈧ 大学物理。单缝衍射。这4张图是有联系的，我不知道k的取值为什么那样取

第一个式子，D指光阑 就是最大通光孔直径，一般就是圆孔衍射的孔直径。

第二个式子，取了k=5 或者2的话 就超出可见光范围了，可见光范围是400-760nm

㈨ 单缝衍射的原理，圆孔衍射以及柏松亮斑的原理。

就是光的波动性让光前进路线不像看上去那么直，单缝衍射是体现光能绕过障碍物前进，圆孔亮斑说明绕过的光汇集增强