訊技自研光學實驗教具應用:單縫衍射實驗

1. 實驗概述

單縫衍射實驗是非常經典的光學實驗。光在傳播過程中遇到障礙物或小孔時,偏離直線傳播的路徑而繞道障礙物后面傳播,并在障礙物的幾何陰影區和幾何照明區內形成光強的不均勻分布,這種現象稱為光的衍射。

訊技自研光學實驗教具應用:單縫衍射實驗的圖1

衍射物與光源及接收屏均在有限遠處的衍射稱為菲涅爾衍射,菲涅爾衍射的光源為點光源,實際實驗觀測時不需要使用透鏡,僅需在有限遠處放置光屏或觀測相機即可。單縫菲涅爾衍射的示意圖下圖所示

訊技自研光學實驗教具應用:單縫衍射實驗的圖2

2. 使用VirutalLab Fusion建模仿真

訊技自研光學實驗教具應用:單縫衍射實驗的圖3

圖1.軟件建模光路圖

訊技自研光學實驗教具應用:單縫衍射實驗的圖4

圖2.軟件仿真結果

訊技自研光學實驗教具應用:單縫衍射實驗的圖5

圖3.沿x軸強度分布

3. 實驗教具中的實驗搭建

訊技自研光學實驗教具應用:單縫衍射實驗的圖6

圖1.教具實驗光路

訊技自研光學實驗教具應用:單縫衍射實驗的圖7

圖2.實驗結果 

4.實驗總結

單縫衍射的現象是衍射光斑沿x軸(即縫寬的方向)分布,中央主極大的亮度最高,寬度最寬,越往兩側的光斑亮度越低。我們可以通過軟件仿真和實際光路搭建,來理解并查看單縫衍射實驗的現象,實驗教具采用籠式結構,使實驗搭建更為簡便,適用于初學光學的學生使用。

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