實(shí)驗(yàn)27 應(yīng)用計(jì)算機(jī)測(cè)定單縫衍射的光強(qiáng)度分布

1、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教案大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教案實(shí)驗(yàn)名稱：應(yīng)用計(jì)算機(jī)測(cè)定單縫衍射的光強(qiáng)度分布實(shí)驗(yàn)名稱：應(yīng)用計(jì)算機(jī)測(cè)定單縫衍射的光強(qiáng)度分布1實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)?zāi)康模篈了解單縫衍射現(xiàn)象及其應(yīng)用；B學(xué)會(huì)用計(jì)算機(jī)及傳感器測(cè)定光強(qiáng)度分布；C培養(yǎng)學(xué)會(huì)運(yùn)用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行綜合物理實(shí)驗(yàn)的能力。2實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)儀器半導(dǎo)體激光器、單縫裝置、科學(xué)工作室500型接口及軟件、光傳感器、旋轉(zhuǎn)位移傳感器、光具座、計(jì)算機(jī)3實(shí)驗(yàn)原理及方法實(shí)驗(yàn)原理及方法當(dāng)一束波長(zhǎng)為?的平行光垂直射向一寬度為a的單

2、縫時(shí)，將產(chǎn)生光的衍射現(xiàn)象。由惠更斯菲涅耳原理可以推出單縫衍射圖像中沿垂直于入射光方向的光強(qiáng)度分布規(guī)律。其中產(chǎn)生暗紋的條件為（k=?1，?2，?3，…）；產(chǎn)生明紋的條件為（k=0，?1，?2，?3，…），式中?k為k級(jí)條紋的衍射角。圖1示出了單縫衍射及光強(qiáng)度分布。圖1單縫衍射光路及光強(qiáng)度分布圖中Dk表示第k級(jí)暗紋之間的距離，L為單縫到衍射屏的距離，由于實(shí)際上往往LDk，可近似地認(rèn)為kktg???sin。于是若可由暗紋的產(chǎn)生條件，解出單縫縫

3、寬a，即（k=?1，?2，?3，…）；同理，若已知第k級(jí)明紋之間的距離為Dk，則也可由明紋的產(chǎn)生條件解得縫寬a，即（k=0，?1，?2，?3，…）。本實(shí)驗(yàn)采用已知波長(zhǎng)為?的單色光來(lái)測(cè)量單縫縫寬的方法。實(shí)驗(yàn)裝置如圖?ka光強(qiáng)度LDk(a)(b)2)12(sin????kak22sin??kak?kDLka?2?kDLka?)12(??1、教學(xué)組織教學(xué)組織1）檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，同時(shí)給學(xué)生5分鐘時(shí)間熟悉儀器及科學(xué)工作室的使用2）講解實(shí)驗(yàn)

4、要點(diǎn)、難點(diǎn)及注意事項(xiàng)，同時(shí)以提問(wèn)的方式檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解。3）隨時(shí)注意學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，及時(shí)指導(dǎo)解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的疑問(wèn)及突發(fā)情況。4）按實(shí)驗(yàn)結(jié)果檢查方法檢查每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，記錄實(shí)驗(yàn)情況。5）學(xué)生整理相關(guān)儀器，并登記實(shí)驗(yàn)情況使用表2、教學(xué)要求、教學(xué)要求1）了解單縫衍射圖樣的光強(qiáng)度分布規(guī)律，并按衍射條件，布置衍射光路，調(diào)出最佳衍射現(xiàn)象。2）學(xué)會(huì)正確使用科學(xué)工作室系統(tǒng)，并測(cè)定出單縫衍射光強(qiáng)度分布。3）在Wd文

5、檔上打印出衍射圖樣；用科學(xué)工作室重復(fù)10次測(cè)量出?3級(jí)暗紋的距離D3，單次測(cè)量衍射距離L。4）利用相關(guān)公式計(jì)算單縫縫寬及不確定度。6實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)及難點(diǎn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)及難點(diǎn)1）重點(diǎn)重點(diǎn)：A、觀察單縫衍射現(xiàn)象B、測(cè)量單縫衍射圖樣的光強(qiáng)度分布2）難點(diǎn)：難點(diǎn)：A、調(diào)出最佳衍射現(xiàn)象B、采集到理想的衍射圖樣的光強(qiáng)度分布7實(shí)驗(yàn)中容易出現(xiàn)的問(wèn)題實(shí)驗(yàn)中容易出現(xiàn)的問(wèn)題A、單縫衍射條紋左右不對(duì)稱，零級(jí)明紋出現(xiàn)削峰或凹陷等問(wèn)題B、科學(xué)工作室的軟件設(shè)置中常出現(xiàn)