单缝衍射与光栅Single-slit and grating diffraction
缝越窄,光越要“绕”着走;缝越多,亮纹越锐利。
a·sinθ = kλ(暗纹) d·sinθ = kλ(主极大)大学物理
屏上明暗条纹,蓝线:相对光强
a·sinθ = kλ(暗纹) d·sinθ = kλ(主极大)
光通过单缝时发生衍射,屏上中央明纹最宽最亮,宽度约为 2λL/a:缝越窄、波长越长,衍射越明显。N 条等间距的缝构成光栅,多缝干涉使主极大的位置由 d·sinθ = kλ 决定,缝数越多,主极大越窄越亮,而整体包络仍由单缝衍射决定。
λ波长(nm)a缝宽(μm)N缝数(1 为单缝)
这是静态模型:调节参数后,受力和关系曲线会立即更新。
中央明纹宽度27.5cm
主极大间距—
缝数单缝
屏上相对光强分布
包络由单缝衍射决定,内部的细密亮纹由多缝干涉决定。
想一想
把缝数从 1 增加到 8,主极大的位置会变吗?
不会。主极大位置由缝距 d 决定,d·sinθ = kλ;缝数增加只会让主极大更窄更亮,次级极大变弱。
模型条件夫琅禾费衍射 · 屏距 1 m · 光栅缝距 20 μm · 光强已归一化
实验记录
调好参数后点“记录当前数据”。多记几组不同参数的数据,就能画出它们的关系并做直线拟合;暂停后在不同时刻记录,还可以研究读数随时间的变化。