2015年光的衍射实验讨论
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老师，你好，我有两个疑问。本实验是夫琅禾费衍射实验，激光入射是不是可以等效于平行光入射？如果是远场衍射，为什么在实验过程中没有用到实验原理提到的凸透镜来汇聚光线？另外要产生明显的光的衍射现象的条件不是要障碍物或者狭缝接近波长吗，本实验用的0.2mm的狭缝虽然已经很小了，但是和光波长650nm还是有好几个数量级上的差异，请问为什么依然能观察到相当明显的衍射现象？谢谢对不起，麻烦同学在提问后面签名。编辑状态下，请按以上第一排倒数第二个按钮后，姓名与时间自动生成。关于第一个问题，是的，激光入射可以等效于平行光入射。关于第二个问题，我以前也有这样的疑惑。我个人认为从理论上（分析）讲光的衍射现象的条件是光的波长要大于或者接近狭缝（障碍物）。但衍射与没有衍射并没有某个界线。实际情况是波长比狭缝小，衍射现象不明显。比如缝宽0.02mm狭缝比0.2mm的狭缝的衍射现象明显。当0.2mm狭缝的缝宽继续增大时，屏上衍射点向中间靠拢（衍射现象不明显），最后成一个光点。你也可以从夫琅禾费单缝衍射强度分布曲线分析，如果缝到屏的距离S,波长λ不变，当缝宽a变大时，第一极小的位置与零极大位置的之间距离λS/a变小（其他极次也相同），屏上衍射点向中间靠拢。虽然也有衍射现象，但衍射现象愈来愈不明显。— 童培雄 2015/04/06 13:33
老师，你好。我想问既然狭缝越窄衍射现象越明显那么为什么用0.2mm的狭缝而不是0.05mm的狭缝呢? — 魏子耘 2015/05/05 20:27很对不起，放在中间，刚看到。麻烦同学提问时，从后面写起，可以发现，及时回答提问。0.05mm的狭缝在屏上光强比0.2mm的狭缝弱。用本实验中的光探头（光传感器）有的地方测不到。要求光探头灵敏度高。 — 童培雄 2015/05/27 09:51
老师你好，我最近在另一个实验中观察到这样一个现象：当用激光束斜向照射细丝的时候，会在其后侧的光屏上形成圆环，改变光屏位置可以推测得这是一个空间光锥。我猜测激光前进方向的光半弧是细丝衍射的效果，但现在只能用近似实验加上矢量图解进行粗略解释，不太能找到合适的理论进行计算和说明。考虑到细丝衍射是单缝衍射的一种有趣的特殊情况，请问这个实验现象可以用什么原理解释？ — 李牧天 2015/04/08 23:45激光细丝衍射我做过这个实验，但激光束斜向照射细丝的时候，会出现在其后侧的光屏上形成圆环，我没注意。李牧天同学如有兴趣，可以到2014-2015学年上的专题研讨班登记表上登记做“用光的衍射方法测量你自己的头发丝直径实验”后一起讨论。 — 童培雄 2015/04/09 08:57老师我探究了这个现象，用巴比涅原理可以解释细丝衍射与单缝衍射等效，而光锥的形成与投影的圆环可以用空间几何进行解释。 — 李牧天 2015/04/12 11:43有关这个问题，李牧天同学欢迎到探讨班来做实验，并且一起探讨这个问题 — 童培雄 2015/04/12 13:49
老师您好！请问本实验数据分析中使用的数据是实验中测得的原始数据，还是从手绘或者origin拟合得到的曲线图上读出的数据呢？在补充材料和网站上好像都没有找到答案。我猜想应该是读图得到的数据，因为光强和位置之间有明确的函数关系，图线能反映这种关系，使得测量结果更加准确，请问是这样吗？ — 朱灵均 2015/04/30 21:45是的，读图得到数据,测量结果更加准确。在实验课上从实验中测得的原始数据计算波长（或其他）则是一种估算方法，如果差别很大，可以找原因（计算与测量问题）。如果是测量问题可当场再做实验。 — 童培雄 2015/05/02 19:34
老师您好。我在处理数据估算光的波长时，遇到一点困惑。实验表格记录中在第一次极小光强的位置时有两个点。故我不知道怎么取x1和x2。也就是说第一次极小光强的位置，当x1为57.6mm和57.9时光强都是0.1，x2同理，那么在估算光的波长时应该如何处理数据？是取平均值还是取靠近或远离最大光强位置的x值？如果可以的话请说明一下理由。谢谢老师！ — 刘凌 2015/10/14 17:56因为是在实验室完成实验后的估算（没有作图，从记录表格中得到x1与x2），所以两种计算方法都可以。建议取平均值，而x1与x2的精确值由作图而得。– 童培雄 2015/10/15 17:18
老师您好，人眼的可见光波长为400—760nm，本实验激光是650nm，那为什么这个实验一定要用激光而不能用对应波长的可见光呢？（激光没那么安全）是因为激光的能量更高，光探头感光更准确么？ — 张书田 2015/10/24 15:45激光有单一波长，且方向性好。而钠灯光源，虽然有单一波长（有两个接近波长），但方向性不好，即使用透镜聚焦，光强度还不够。因为我们所用的激光功率低。只要不直视激光，一般很安全。且激光通过细缝，大部光被挡住，只有极少的光通过照在屏上。 — 童培雄 2015/10/24 19:28
老师您好！我有两个问题。第一，本实验作图是否需要拟合，用什么函数拟合可以找到更准确的极大值、极小值点？第二，我认为波长亦可以通过I的次极大值处的x来求，只要乘上系数2/3即可。理论上来说，I值越大，机器读数误差越小，相应取到的x值也应该更精确，算出的波长误差更小，我自己算下来确实如此。请问这种减小误差的方法对吗？ — 秦悦 2015/11/01 19:33第一：拟合函数可参考讲义中光的衍射光强公式，最简单用鼠标查找。第二：可以，想法非常好。 — 童培雄 2015/11/02 09:42
老师好!用origin拟合用什么函数？ — 屈瀚源 2015/12/06 12:14origin作图不要求函数拟合，所以只要选取要作图的表格中数据，点击绘图中“样条曲线图”即生成位置与光强的衍射图，当然还要点击坐标轴调正范围…… 。查找极大值、极小值点的最简单方法是在曲线上移动鼠标查找。拟合函数可参考讲义中光的衍射光强公式。如果一定要通过拟合找极大值、极小值，最好分段拟合查找。— 童培雄 2015/12/06 21:22