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典型衍射现象的观察和分析

典型衍射现象的观察和分析
[实验目的]
1、观察各类衍射现象
2、分析各类衍射现象的共性和特点
[实验内容]
1、夫郎和费单缝衍射
1、钠光灯(加园孔光栏);
2、φ1 mm小孔;
3、透镜:f=50mm;
4、二维调整架:SZ-07;
5、0.32单缝;
6、三维干版架:SZ-18;
7、透镜:f=261mm;
8、三维调整架:SZ-16;
9、测微目镜;10、光源二维调整架:SZ-19;11、三维底座:SZ-01;12、二维底座:SZ-02;13、一维底座:SZ-03;14、二维底座:SZ-02(2)调节说明:
本实验的关键在于调节各器件的准直,小孔和单缝之间的距离(图中为60 mm)必须保证满足远场条件。

假如将小孔放置在f,=50mm的透镜焦点上组成平行光,投射在狭缝上,将会有更亮的衍射条纹。

使目镜内刻线和衍射条纹平行。

(3)测量:
用测微目镜测出中央处最大宽度e。

用米尺量出透镜到测微目镜的距离f,(图中为261mm),已知光源λ,代入公式(a×a/2)/ f,,可求得缝宽a,缝宽a亦可在组装的(1:1)显微镜下测量,从而得到了验证。

用测微目镜内分划板还可验证中央衍射极大的宽度是次最大的两倍。

2、夫郎和费园孔衍射
1
、钠光灯;2、φ1小孔Ⅰ;3、0.2衍射孔;4、三维干版架:SZ-18;5、透镜:f=70mm ;6、
X 轴旋转座:SZ-06;7、测微目镜;8、光源二维调整:SZ-19;9、三维底座:SZ-01;
10、二维底座:SZ-02;11、一维底座:SZ-03;(2)调节说明:
点亮钠光灯(加园孔光栏),将小孔1紧靠光源,如图放置, 本实验关键,是选取适当的衍射小孔(约0.2-0.5mm ),使各器件处于准直状态。

(3)测量:
用测微目镜测出爱里盘的直径e,由已知衍射小孔直径 d=0.2mm,焦距f ,=70mm 可验证e=1.22 f ,公式的正确性.本实验要求实验环境很暗。

3、菲涅尔单缝衍射
1、光源二维调整架:SZ-19;
2、He-Ne激光器;
3、扩束镜f=5.8mm;
4、二维调整架:SZ-07;
5、可变单缝;
6、三维干版架:SZ-18;
7、白屏:SZ-13;
8、一维底座:SZ-03;
9、三维底座:SZ-01;10、二维底座:SZ-02;11、一维底座:SZ-03;
(2)调节说明:
激光器通过扩束镜(以不满足远场条件)投射到单缝上。

如图放置,即可在屏幕上出现衍射条纹,缓慢地连续地将单缝由窄变宽,同时注意屏幕上的图样,即可观察到与理论分析结果一致的由方和单缝衍射过渡到各种菲涅尔单缝衍射图样。

4、菲涅尔园孔衍射
1、光源二维调整架:SZ-19;
2、He-Ne激光器;
3、扩束镜:f=5.8mm;
4、二维调整架:SZ-07;
5、φ1. 5 mm小孔;
6、三维调整架:SZ-16;
7、白屏:SZ-13;8、三维底座:SZ-01;9、三维底座:SZ-01;
10、二维底座:SZ-02;11、一维底座:SZ-03;
(2)调节说明:
将衍射单缝换成1.5 mm的衍射园孔,将屏幕逐渐远离园孔,将看到中心点由亮—暗—亮的衍射结果。

当距离为400 mm时,中心是一个暗点,210 mm和600 mm时为亮点
5、菲涅尔直边衍射
1、光源二维调整架:SZ- 19;
2、He—Ne激光器;
3、扩束镜:f=5.8mm;
4、二维调整架
:SZ-07;5、刀片;6、三维干版架:SZ-18;7、白屏:SZ-13;8、一维底座:SZ-03;9、三维底座:SZ-01;10、二维底座:SZ-02;
11、一维底座:SZ-03;(2)调节说明:
在实验十六装置中的单缝换成刀片,即可看到直边衍射图样。

当观察点从几何阴影边界向外移动时,衍射光强是以类似于衰减振荡形成分布的,最后趋于无障碍自由传播的光强,强度的最大值并不在几何阴影边界上,而是在直接照明区内稍微靠外的亮区内,衍射条纹的光强单调的减少,一直到零。

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