光的衍射和固体介质折射率的测量-2

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,实验五 光的衍射,空间科学与物理实验中心 刘芬,2011.04,一、光的衍射现象及其分类,缝较大时，光是直线传播的,缝很小时，衍射现象明显,阴,影,屏幕,屏幕,光在传播过程中遇到障碍物，能够绕过障碍物的边缘前进这种偏离直线传播的现象称为光的,衍射现象,。,光源,障碍物,接收屏,光源,障碍物,接收屏,菲涅耳衍射,夫琅和费衍射,光源,障碍物,接收屏,距离为有限远,。,光源,障碍物,接收屏,距离为无限远,。,菲涅耳半波带：,用菲涅耳半波带法解释单缝衍射现象,S,*,二、夫琅禾费单缝衍射实验装置,屏幕,A,B,a,f,x,C,P,结论,：分成偶数半波带为暗纹。,分成奇数半波带为明纹。,讨论：,问题：,当,增加时,光强的极大值迅速,衰减？,I,a,5,2,a,3,2,a,3,2,a,5,2,0,sin,b,为狭缝的宽度，,为单色光的波长，当,=0,时，光强最大，称为主极大，主极大的强度决定于光强的强度和缝的宽度。,衍射条纹的光强：,夫琅禾费单缝衍射的简化装置,测量单缝到光电池的距离,D,，用卷尺测取相应移动座间的距离即可；,从分布曲线可得各级衍射暗条纹到明条纹中心的距离,x,k,，求出同级距离,x,k,的平均值,，将,x,k,和,D,值代入公式，计算出单缝宽度，用不同级数的结果计算,b,的平均值。,选择暗条纹,二、实验仪器调试及缝宽测量,1,、,WJF,型数字式检流计调试,开机预热,调零,选择量程档位,测量时衰减旋钮旋至校准位置。,2,、测量单缝衍射一维光强分布随位置,x,的关系,按图,4-5-3,搭好实验装置；,调节二维调节架，调节狭缝宽度，使其在小孔屏上形成良好的衍射光斑；,调整一维光强测量装置，使光电探头中心与衍射光斑同高度；,检查光阑是否在竖直方向,一般要手动调节；,开始测量，以等间隔步距测量，特别注意衍射光强最小及最大对应的,x,值；,绘制衍射光强,I,/,I,0,与位置坐标,x,的关系曲线。,3,、根据图中数据计算单缝宽度,b,用米尺测量光电接收器距离狭缝的距离,D,；,根据,b=,k,D,/,x,计算单峰宽度,。,三、思考题,（,1,）,-,（,3,）,实验九,固体介质折射率的测量,实验目的,1.,学习偏振光基本知识。确定入射激光的偏振面和偏振片的偏振方向，并能调节出平行入射面或垂直入射面的偏振光；,2.,用布儒斯特定律测定玻璃的折射率。,关于折射率测量的实验方法,固体、液体,牛顿环、分光计,棱脊分束、最小偏向角法、迈克尔逊干涉仪、高精度法布里,-,玻罗干涉仪等。,实验原理,当一束自然光从空气入射到折射率为,n,的玻璃表面时，反射光与折射光都是部分偏振光。由图根据反射定律和折射定律可得，,i,=,r,。,如果入射角,i,满足下式：,tan,i,=,n,，则反射光成为完全的平面偏振光，其振动方向垂直于入射面，这个入射角就是布儒斯特角。,E,r,/E,i,=,tg,（,i,-,t,）,/,tg,（,i,+,t,）,实验步骤,1,确定入射光的偏振面,-,具体实验时可以省略此步,。,（,a,）测定半导体激光器产生的激光束和偏振片两者的相对取向（即半导体激光器转盘和偏振片转盘位置角度读数差）以使得偏振片与激光最强的偏振方向一致。在以下测量中，,将偏振片和激光器当作一个系统,，需要旋转时一起转。,激光器角度,/,偏振片角度,/,光功率,/,W,相对取向,/,0,(b),利用,n,=1.51,样品，调节入射角,B,=arctan(1.51)=56.5,，同步调节激光及偏振片的度数，使得反射光对应的光功率计显示最小值，此时入射到样品的光只存在,P,分量。,偏振系统转角,/,0,10,20,180,反射光功率,/W,根据确定的,P,分量对应的偏振系统转角，测量样品的布儒斯特角。,入射角,/,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,光功率,/,W,确定样品的布儒斯特角,B,，计算其折射率,n,，并求其相对误差。,2.,测量半导体硅片材料的折射率,n,。,B,=arctan(1.51)=56.5,思考题：总结本实验中的关键操作。,