光学
光的衍射
观察由惠更斯子波源合成的单缝夫琅禾费衍射,验证暗纹条件 及中央亮纹宽度 。
⚠ 若用激光笔复现实验,切勿将光束对准眼睛或反射面;最好把衍射图样投射到漫射屏上。
器材
- 带惠更斯次波源的缝平面与强度屏
- “波长 λ”“缝宽 a”“屏距 L”滑块
- “重置参数”按钮
实验步骤
观察衍射图样形成
保持默认参数,观察缝中惠更斯子波在屏上干涉:中央亮纹两侧是对称暗纹和较弱的次极大。读取强度分布并定位第一级暗纹。
收窄缝宽
减小缝宽滑块 a,观察图样变宽——与直觉相反,缝越窄衍射越强。读取第一暗纹的角位置并对照 ;a 减半时宽度 应加倍。
改变 λ 和 L
分别扫描波长滑块与屏距 L:整个图样与两者都成线性关系,。选定一组参数,用测得的中央宽度经 反推缝宽,并与滑块值核对。
模拟
实验历史
弗朗切斯科·格里马尔迪观察到光绕过障碍物后创造了“衍射”一词,著作在他去世后的1665年出版,其中甚至描述了后来波动理论才能解释的条纹。牛顿也研究过该现象,但以光的微粒观解读,延缓了波动说的被接受。
奥古斯坦-让·菲涅耳1818年的获奖论文把惠更斯原理与干涉统一起来,定量计算了衍射图样——著名的泊松亮斑检验在实验上证实了它。随后夫琅禾费在1820年代的光栅工作把衍射变成测量波长的精密工具,成为现代光谱学的始祖。