夫琅禾费衍射实验误差分析

测定单缝衍射的光强分布

【教学目的】

１．观察单缝衍射现象，加深对衍射理论的理解。

２．会用光电元件测量单缝衍射的相对光强分布，掌握其分布规律。 ３．学会用衍射法测量微小量。

【教学重点】

1. 夫琅禾费衍射理论 2. 夫琅禾费单缝衍射装置

3. 用光电元件测量单缝衍射的相对光强分布，衍射法测量微小量

【教学难点】

夫琅禾费单缝衍射光路及光强分布规律

【课程讲授】

提问：1. 缝宽的变化对衍射条纹有什么影响？ 2. 夫琅和费衍射应符合什么条件？ 一、实验原理

光的衍射现象是光的波动性的重要表现。根据光源及观察衍射图象的屏幕（衍射屏）到产生衍射的障碍物的距离不同，分为菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射两种，前者是光源和衍射屏到衍射物的距离为有限远时的衍射，即所谓近场衍射；后者则为无限远时的衍射，即所谓远场衍射。要实现夫琅禾费衍射，必须保证光源至单缝的距离和单缝到衍射屏的距离均为无限远（或相当于无限远），即要求照射到单缝上的入射光、衍射光都为平行光，屏应放到相当远处，在实验中只用两个透镜即可达到此要求。实验光路如图1所示，

L1φL2xk/2 图1 夫琅禾费单缝衍射光路图

与狭缝E垂直的衍射光束会聚于屏上P0处，是中央明纹的中

测定单缝衍射的光强分布

【教学目的】

１．观察单缝衍射现象，加深对衍射理论的理解。

２．会用光电元件测量单缝衍射的相对光强分布，掌握其分布规律。 ３．学会用衍射法测量微小量。

【教学重点】

1. 夫琅禾费衍射理论 2. 夫琅禾费单缝衍射装置

3. 用光电元件测量单缝衍射的相对光强分布，衍射法测量微小量

【教学难点】

夫琅禾费单缝衍射光路及光强分布规律

【课程讲授】

提问：1. 缝宽的变化对衍射条纹有什么影响？ 2. 夫琅和费衍射应符合什么条件？ 一、实验原理

光的衍射现象是光的波动性的重要表现。根据光源及观察衍射图象的屏幕（衍射屏）到产生衍射的障碍物的距离不同，分为菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射两种，前者是光源和衍射屏到衍射物的距离为有限远时的衍射，即所谓近场衍射；后者则为无限远时的衍射，即所谓远场衍射。要实现夫琅禾费衍射，必须保证光源至单缝的距离和单缝到衍射屏的距离均为无限远（或相当于无限远），即要求照射到单缝上的入射光、衍射光都为平行光，屏应放到相当远处，在实验中只用两个透镜即可达到此要求。实验光路如图1所示，

L1φL2xk/2 图1 夫琅禾费单缝衍射光路图

与狭缝E垂直的衍射光束会聚于屏上P0处，是中央明纹的中

源代码： N=512;

disp('衍射孔径类型 1.圆孔 2.单缝 3.方孔')

kind=input('please input 衍射孔径类型：');% 输入衍射孔径类型 while kind~=1&kind~=2&kind~=3

disp('超出选择范围，请重新输入衍射孔径类型');

kind=input('please input 衍射孔径类型：');% 输入衍射孔径类型 end

switch(kind) case 1

r=input('please input 衍射圆孔半径(mm)：');% 输入衍射圆孔的半径 I=zeros(N,N);

[m,n]=meshgrid(linspace(-N/16,N/16-1,N)); D=(m.^2+n.^2).^(1/2); I(find(D<=r))=1;

subplot(1,2,1),imshow(I); title('生成的衍射圆孔');

case 2

a=input('please input 衍射缝宽：');% 输入衍射单缝的宽度 b=1000;% 单缝的长度 I=zeros(N,N);

[m,n]=meshgrid(

密立根油滴实验误差分析

姓名：徐诚 同组人：周郅明 专业：171

【摘要】本文主要讨论了大学物理实验中的密立根油滴实验误差分析。其中主要讲解了MOD-8型密立根油滴实验仪的使用及其实验事项、密立根油滴实验的基本原理，重点介绍密立根油滴实验误差的分析。通过计算公式分析误差，总结误差的几个来源。 【关键词】 密立根误差分析油滴

引言

著名的美国物理学家密立根在1909到1917年做的测量微小油滴上所带电荷的工作，是物理学发展史上具有重要意义的实验。这一实验的设计思想简明巧妙、方法简单，而结论却具有不容置疑的说服力，因此，这一实验堪称物理实验的精华和典范。电荷有两个基本特征：一是遵循守恒定律；二是具有量子性。所谓量子性是说存在正的和负的电荷，一切带电物体的电荷都是基本电荷的整数倍。而在知道这些之前，1834年法拉第通过实验验证了电解定律：等量电荷通过不同电解浓度时，电极上析出物质的量与该物质的化学当量成正比。电解定律解释了电解过程中，形成电流的是正、负离子的运动，这些离子的电荷是基本电荷的整数倍。1897年汤姆逊证明了电荷的存在，幷测量了这种基本粒子的荷质比，然而直接以实验验证电荷量子性并以寻求基本电荷为目的的实验则首推密立根油滴实验。1

大学物理 光学

14§14-7 单缝和圆孔的夫琅禾费衍射 单缝夫琅禾费 夫琅禾费衍射 一、单缝夫琅禾费衍射 1.衍射装置及花样 1.衍射装置及花样 单缝 衍射角 透镜 衍射屏

f

I

太原理工大学物理系

大学物理 光学

衍射图样衍射条纹与狭缝平行。 (1) 衍射条纹与狭缝平行。 (2)中心条纹很亮，两侧明条纹对称分布，亮 (2)中心条纹很亮，两侧明条纹对称分布， 度减弱。 度减弱。 中央亮斑的宽度为其他亮斑的两倍。 (3)中央亮斑的宽度为其他亮斑的两倍。

太原理工大学物理系

大学物理 光学

2.菲涅耳半波带法 菲涅耳半波带法 衍射角 A

fp o

B 缝宽AB = a 缝宽

δ 称为衍射角 称为衍射角

A→P 和 B→P的光程差 的光程差

= 0,δ = 0 ——

δ = a sin 中央明纹(中心) 中央明纹(中心)

太原理工大学物理系

大学物理 光学

当asin =λ时，可将缝分为两个半波带 半波带 半波带

AA 1

p

o相邻半波带的相对应光 线的光程差均是λ/2

B

λ/ 2

相邻半波带的相对应点光线的光程差均是λ/2, , 两个“半波带” 处干涉相消形成暗纹。 两个“半波带”发的光在 P处干涉相消形成暗纹。 处干涉相消形成暗纹 太原理工大学物理系

大学物理 光学

菲涅尔圆孔衍射光强测定的实验分析

xx

（xx学院物理系 10级物理2班 云南 玉溪 653100）

指导教师：xx

摘要：本文主要分析了菲涅尔圆孔衍射图样的特点，设计实验对光强分布规律进行验证，通过

对比证明理论值与实际值之间存在一定偏差。

关键词：菲涅尔圆孔衍射；光强

1.引言

“衍射”是生活中一种普遍的光学现象，但不常被人们发现和熟知。光的衍射现象是光的波动性的重要体现。姚启钧先生在第四版《光学教程》中指出，衍射是指光在传播过程中遇到障碍物，会绕过障碍物偏离直线传播而进入几何阴影，并在屏幕上出现光强分布不均匀的现象，这种现象我们就将其称为光的衍射[1]。衍射又可根据障碍物到光源和考察点到障碍物的距离的不同分为两种，障碍物到光源和考察点的距离都是有限的，或其中之一为有限，这就称为菲涅尔衍射，又称近场衍射，另一种是障碍物到光源和考察点的距离可以认为是无限远的，则称为夫琅禾费衍射，又称远场衍射[1]。

衍射实验大多集中在夫琅禾费衍射的研究，直到近些年对菲涅尔衍射光强测定的探究才日益多了起来。顾永建曾对菲涅尔圆孔衍射中心场点光强的表示方法和分布特点做出过研究，其分别从矢量图解法和积分法推导出菲涅尔圆孔衍射中心场点的光强的表示方法和分布特点

[2]

。侯秀梅，郭茂田，

光栅衍射非垂直入射时的误差讨论 作 者1：

（1.北京邮电大学，北京市海淀区 邮编100876）

摘 要：分析和讨论了平行光在非垂直入射的条件下，与垂直入射时可观察到的主极大位置与级次变化和对波长测量结果的相对误差。推导出了主极大位置与可观察主极大级次与斜入射角度的计算公式。给出了斜入射角度与垂直入射计算结果的相对误差之间的关系。对平行光非垂直入射对测量结果的影响进行了定量讨论。 关键词：衍射光栅；斜入射；垂直入射法；光栅方程 中图分类号：（作者本人填写） 文献标识码：A

Diffraction grating non-perpendicular incidence of errors discussed NAME Ma Lianghua1

(1. Beijing university of posts and telecommunications，Beijing,China,100876) Abstract：Analysis and discussion of the relative error of the parallel light under the conditions of non-vertical incidence, an

（一） 稳定性实验报告

11电自四班 王旭 学号：29

（一）实验目的：

1）、熟悉开环传递函数参数对系统稳定性的影响 2）、了解用于校正系统稳定性的串联一阶微分参确定数 （二）实验步骤及相关数据与实验结论

（1）判定系统稳定时K值得取值范围以及K取不同值使得系统稳定、临界稳定和不稳定时，MATLAB仿真的阶跃响应曲线。 1、系统开环传递函数如下：

G1（s）=K/(S(T1s+1)(T2S+1)) 其中T1=0.4，T2=0.5 2、求其闭环函数为：

Φ（s）=k/(S(0.4S+1)(0.5S+1)+K)即Φ（s）=K/(0.2s^3+0.9s^2+s+k) 3、系统的特征方程为： S^3+4.5s^2+5s+5k=0

根据劳斯判据可以得出系统稳定时K的取值范围0<K<4.5 运用MATLAB仿真取K值为3,4.5,10 程序如下： clear t=0:0.1:10

for k=[3,4.5,10] num=[k]

den=[0.2 0.9 1 k] sys=tf(num,den) p=roots(den) figure(1)

目 录

实验误差分析与数据处理 ........................................................................ 2

1 测量与误差 ........................................................................................................................... 2

2 误差的处理 ........................................................................................................................... 6 3 不确定度与测量结果的表示 ............................................................................................. 10 4 实验中的错误与错误数据的剔除 ........................................

目录

摘 要 ........................................................................................................................... 2 一、绪论 ....................................................................................................................... 3 二、测量误差的基本原理 ........................................................................................... 4

2.1、研究误差的目的 ..................................................................................................................... 4 2.2、测量误差的表示方法 ................