【精选】实验二 光的单缝衍射实验

【精选】实验二 光的单缝衍射实验 实验二 光的单缝衍射实验 衍射和干涉一样，也是波动的重要特征之一。波在传播过程中遇到障碍物时，能够绕过障碍物的边缘前进。这种偏离直线传播的现象称为波的衍射现象。波的衍射现象可以用惠更斯原理作定性说明，但不能解释光的衍射图样中光强的分布。菲涅耳发展了惠更斯原理，为衍射理论奠定了基础。菲涅耳假定:波在传播过程中，从同一波阵面上各点发出的子波，经传播而在空间相遇时，产生相干叠加。这个发展了的惠更斯原理称为惠更斯,菲涅耳原理 【实验目的】 1(研究单缝夫琅禾费衍射的光强分布; 2(测定单缝衍射光强分布，加深对衍射理论的了解; 3(学习使用光电元件进行光强相对测量的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 。 【实验仪器】 缝元件、光学实验导轨、半导体激光器、激光功率指示计、白屏、大一维位移架、十二档光探头。 【实验原理】 (一)产生夫琅禾费衍射的各种光路 夫琅禾费衍射的定义是:当光源 S 和接收屏 都距离衍射屏 D 无限远(或相当于无限远)时，在接收屏处由光源及衍射屏产生的衍射为夫琅禾费衍射。但是把S和 放在无限远，实验上是办不到的。在实验中常常借助于正透镜来实现，实际接收夫琅和费衍射的装置有下列两种。 1(焦面接收装置(以单缝衍射为例来说明，下同) L 2 D L1 P, , s P0 a f 图1 把点光源 S 放在凸透镜 L的前焦点上，在凸透镜 L的后焦面上接收衍射场(图1) 1 2 2(远场接收装置 在满足远场条件下，狭缝前后也可以不用透镜，而获得夫琅禾费衍射图样。远场条件是: 2aR,,? 光源离狭缝很远，即，其中 R 为光源到狭缝的距离， a 为狭缝的宽度;? 接4, 图2 22aa收屏离狭缝足够远，即， Z 为狭缝与接收屏的距离。(至于观察点 P ，在Z,,Z,,4,4,的条件下，只要要求 P 满足近轴条件。)图2为远场接收的光路，其中假定一束平行光垂直投射在衍射屏上。 D 如图1所示，从光源 S 出发经透 P镜 L形成的平行光束垂直照射到缝宽 ,1 为 a 的狭缝 D 上，根据惠更斯,菲涅 P0 a 耳原理，狭缝上各点都可看成是发射子 波的新波源，子波在 L的后焦面上叠2 Z 加形成一组明暗相间的条纹，中央条纹 图2 最亮亦最宽。 (二)夫琅禾费衍射图样的规律 1(单缝的夫琅禾费衍射 实验中以半导体激光器作光源。由于激光束具有良好的方向性，平行度很高，因而可省去准直透镜 L。并且，若使观察屏远离狭缝，缝的宽度远远小于缝到屏的距离(即满足远1 场条件)，则透镜 L也可省略。简化后的光路如图3所示。实验证明，当Z约等于100cm，2 -3a约等于8 10cm时，便可以得到比较满意的衍射花样。 图3中，设屏幕上 P( P位于光轴上)处是中央亮条纹的中心，其光强为 I，屏幕0 0 0 上与光轴成 角( 在光轴上方为正，下方为负)的 P处的光强为 I，则理论计算 得出: 2,sin (1) I,I,02, ,,asin,,其中: , 式中 为衍射角， , 为单色光的波长， a 为狭缝宽度，由式(1)可以得到: ,,0I,I(1)当 即()时，，光强最大，称为中央主极大。在其他条件不变,,0,0 的情况下，此光强最大值 I与狭缝宽度 a 的平方成正比。 0 D P, P0 a z 图3 (2)当时(k = ,1, ,2, ,3)，，出现暗条纹。在 很小时，asin,,k,,I,0,,k,, k,可以用 代替sin 。因此，暗纹出现在的方向上。显然，主极大两侧两暗纹之间,,a ,,的角距离，为其他相邻暗纹之间角距离的两倍。 ,,2,,,,0aa 2,dsin(3)除了中央主极强以外，两相邻暗纹之间都有一次极强出现在位置上，(),0d,, ,,要求 , 值为: 1.43 ， 2.46 ， 3.47 ，…对应的sin 值,1.43，,2.46，aa ,…，各次极强的强度依次为0.047 I，0.017 I，0.008 I…。 ,3.47000a 以上是单缝夫琅禾费衍射的理论结果，其光强分布曲线如图4所示。 /II,0 1 0.047 0.047 3.47 ,0.017 0.017 0.008 0.008 -3, -2, -, 2, , , 3, o2.46 , 1.43 , 图4 2(测量光强的元件,光电池 光电池是利用半导体的光电效应制成的元件，常用的光电池有硒光电池和硅光电池两种。-1.43 , 如果把功率指示计连接到光电池的两极，同时用光照射光电池 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面，电路中就会有光电流。 -2.46 ,在照度不太大时，光电流与入射光通量成正比，叫做线性响应。线性响应范围与负载电阻的 -3.47 ,阻值 R 有关，当 R ,0时，可得到最大的线性响应范围。因此，在实际应用中，要选用gg 低内阻的电流计。 【实验步骤】 1、将导轨平稳地放置在一个坚固的平台上。 2、将半导体激光器放置于导轨的一端，缝元件架紧靠激光器放置，将一维位移架放置在 导轨的另一端，放上12档光探头并锁紧，调节光探头到一维位移架的中间区域。 3、调整激光器指向方位和光探头的高低，使激光准确进入探测光栏孔。 4、在缝元件架上放上缝元件，根据实验内容将要被测的缝或光栅调入光路，在光探头端就会出现一条干涉或衍射图案。 5、旋转探头上的光栏盘使0.2mm缝光栏进入探测位置。 6、转动一维位移架上的丝杠钮，使探头从一端向另一端进行扫描探测，每隔0.5,1mm记录一次光电流的数值。 7、根据测量数据，在坐标纸上作出相对光强I/ I(即相对电流j/ j)与位置 X 的 0 0关系曲线，也即衍射光强分布图，并与理论结果进行比较。(为消除杂散光的影响，应将每一测量值减去背景光电流，或者当检流计接入电路后，在背景光照射下调整零点。) 8(从实验导轨上读出或用米尺测出缝到光电池的距离，计算狭缝宽度 a 。 《测量学》模拟试卷 一、单项选择 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 (每小题1 分，共20 分) 得分 评卷人 复查人 在下列每小题的四个备选答案中选出一个正确的答 案，并将其字母标号填入题干的括号内。 1(经纬仪测量水平角时，正倒镜瞄准同一方向所读的水平方向值理论上应相差(A )。 A 180? B 0? C 90? D 270? 2. 1:5000地形图的比例尺精度是( D )。 A 5 m B 0.1 mm C 5 cm D 50 cm 3. 以下不属于基本测量工作范畴的一项是( C)。 A 高差测量 B 距离测量 C 导线测量 D 角度测量 4. 已知某直线的坐标方位角为220?，则其象限角为(D )。 A 220? B 40? C 南西50? D 南西40? 5. 由一条线段的边长、方位角和一点坐标计算另一点坐标的计算称为(A )。 A 坐标正算 B 坐标反算 C 导线计算 D 水准计算 6. 闭合导线在X轴上的坐标增量闭合差( A )。 A为一不等于0的常数 B 与导线形状有关 C总为0 D 由路线中两点确定 7. 在地形图中，表示测量控制点的符号属于(D )。 A 比例符号 B 半依比例符号 C 地貌符号 D 非比例符号 8. 在未知点上设站对三个已知点进行测角交会的方法称为(A )。 A 后方交会 B 前方交会 C 侧方交会 D 无法确定 9. 两井定向中不需要进行的一项工作是(C )。 A 投点 B 地面连接 C 测量井筒中钢丝长度 D 井下连接 10. 绝对高程是地面点到( C )的铅垂距离。 A 坐标原点 B任意水准面 C 大地水准面 D 赤道面 11(下列关于等高线的叙述是错误的是:(A ) A( 高程相等的点在同一等高线上 B( 等高线必定是闭合曲线，即使本幅图没闭合，则在相邻的图幅闭合 C( 等高线不能分叉、相交或合并 测量学试卷 第 5 页(共 7 页) D( 等高线经过山脊与山脊线正交 12(下面关于非比例符号中定位点位置的叙述错误的是(B ) A(几何图形符号，定位点在符号图形中心 B(符号图形中有一个点，则该点即为定位点 C(宽底符号，符号定位点在符号底部中心 D(底部为直角形符号，其符号定位点位于最右边顶点处 13(下面关于控制网的叙述错误的是(D ) A( 国家控制网从高级到低级布设 B( 国家控制网按精度可分为A、B、C、D、E五等 C( 国家控制网分为平面控制网和高程控制网 D( 直接为测图目的建立的控制网，称为图根控制网 14(下图为某地形图的一部分，各等高线高程如图所视，A点位于线段MN上，点A到点 M和点N的图上水平距离为MA=3mm，NA=2mm，则A点高程为(A ) A( 36.4m M B( 36.6m A C( 37.4m 37 N D( 37.6m 35 36 ,，转折角如图，则CD边15(如图所示支导线，AB边的坐标方位角为,,12530'30''AB A D 的坐标方位角,为( B ) CD100?100? 30 30 130?C B 30 ,,,,7530'30''1530'30''4530'30''2529'30''A( B( C( D( 16(三角高程测量要求对向观测垂直角，计算往返高差，主要目的是(D ) A( 有效地抵偿或消除球差和气差的影响 B( 有效地抵偿或消除仪器高和觇标高测量误差的影响 C( 有效地抵偿或消除垂直角读数误差的影响 D(有效地抵偿或消除读盘分划误差的影响 17(下面测量读数的做法正确的是( C ) A( 用经纬仪测水平角，用横丝照准目标读数 测量学试卷 第 6 页(共 7 页) B( 用水准仪测高差，用竖丝切准水准尺读数 C( 水准测量时，每次读数前都要使水准管气泡居中 D( 经纬仪测竖直角时，尽量照准目标的底部 18(水准测量时对一端水准尺进行测量的正确操作步骤是( D )。 A 对中----整平-----瞄准----读数 A 整平----瞄准----读数----精平 C 粗平----精平----瞄准----读数 D粗平----瞄准----精平----读数 19(矿井平面联系测量的主要任务是( D ) A 实现井上下平面坐标系统的统一 B 实现井上下高程的统一 C 作为井下基本平面控制 D 提高井下导线测量的精度 20( 井口水准基点一般位于( A )。 A 地面工业广场井筒附近 B 井下井筒附近 C 地面任意位置的水准点 D 井下任意位置的水准点 得分 评卷人 复查人 二、填空题(每空2分，共20分) 21水准测量中，为了进行测站检核，在一个测站要测量两个高差值进行比较，通常采用的测量检核方法是双面尺法和 。 22直线定向常用的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 方向有真子午线方向、_____磁北方向____________和坐标纵线方向。 23地形图符号一般分为比例符号、_半依比例符号_________________和不依比例符号。 24 井下巷道掘进过程中，为了保证巷道的方向和坡度，通常要进行中线和____________的标定工作。 25 测量误差按其对测量结果的影响性质，可分为系统误差和_偶然误差______________。 26 地物注记的形式有文字注记、 ______ 和符号注记三种。 27 象限角的取值范围是: 0-90 。 28 经纬仪安置通常包括整平和 对中 。 29 为了便于计算和 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，对大地水准面采用一个规则的数学曲面进行表示，这个数学曲面称为 参考托球面 。 测量学试卷 第 7 页(共 7 页) 。 30 光电测距仪按照测量时间的方式可以分为相位式测距仪和 差分 三、名词解释(每小题5分，共20分) 得分 评卷人 复查人 31(竖盘指标差 竖盘分划误差 32(水准测量 利用水准仪测定两点间的高差 33(系统误差 由客观原因造成的具有统计规律性的误差 34(视准轴 仪器望远镜物镜和目镜中心的连线 四、简答题(每小题5分，共20分) 得分 评卷人 复查人 35(简述测回法测量水平角时一个测站上的工作步骤和角度计算方法。 对中，整平，定向，测角。观测角度值减去定向角度值 测量学试卷 第 8 页(共 7 页) 36(什么叫比例尺精度,它在实际测量工作中有何意义, 图上0.1毫米在实地的距离。可以影响地物取舍 37(简述用极坐标法在实地测设图纸上某点平面位置的要素计算和测设过程。 38(高斯投影具有哪些基本规律。 测量学试卷 第 9 页(共 7 页) 得分 评卷人 复查人 五、计算题(每小题10分，共20分) :2000图幅坐标方格网上，量测出ab = 2.0cm, ac = 1.6cm, ad = 3.9cm, ae = 39(在1 及其坐标方位角α。 5.2cm。试计算AB长度DABAB 1800 A d b B a 1600 c e 1200 1400 40(从图上量得点M的坐标X=14.22m, Y=86.71m;点A的坐标为X=42.34m, MMAY=85.00m。试计算M、A两点的水平距离和坐标方位角。 A 测量学试卷 第 10 页(共 7 页) 测量学 标准答案与评分说明 一、 一、 单项选择题(每题1分) 1 A; 2 D; 3 C; 4 D; 5 A; 6 C; 7 D; 8 A; 9 C; 10 C; 11 A;12 D;13 B;14 A; 15 B;16 A;17 C;18 D; 19 A;20 A 二、 二、 填空题 (每空2分，共20分) 21 变更仪器高法 22 磁北方向 23 半依比例符号(或线状符号) 24(腰线 25(偶然误差 26(数字注记 27 大于等于0度且小于等于90度(或[0?, 90?]) 28 对中 29 旋转椭球体面 30 脉冲式测距仪 三、 三、 名词解释(每题5分，共20分) 31竖盘指标差:在垂直角测量中，当竖盘指标水准管气泡居中时，指标并不恰好指向其正 确位置90度或270度，而是与正确位置相差一个小角度x, x即为竖盘指标差。 32 水准测量:利用一条水平视线并借助于水准尺，测量地面两点间的高差，进而由已知点 的高程推算出未知点的高程的测量工作。 33 系统误差:在相同的观测条件下，对某量进行了n次观测，如果误差出现的大小和符号 均相同或按一定的规律变化，这种误差称为系统误差。 34视准轴:望远镜物镜光心与十字丝中心(或交叉点)的连线。 四、 四、 简答题(每题5分，共20分) 35 (1)在测站点O上安置经纬仪，对中，整平 (1分) (2)盘左瞄准A点，读数L，顺时针旋转照准部到B点，读数L，计算上半测回AB角度O=L-L; 1BA (2分) (3)旋转望远镜和照准部，变为盘右方向，瞄准B点读数R，逆时针旋转到A点，B读数R，计算下半测回角度O=R-R; A2BA (3分) (4)比较O和O的差，若超过限差则不符合要求，需要重新测量，若小于限差，则12 取平均值为最终测量结果 O = (O+O)/2 12 (5分) 36 图上0.1mm对应的实地距离叫做比例尺精度。 (3分) 测量学试卷 第 11 页(共 7 页) 其作用主要在于:一是根据地形图比例尺确定实地量测精度;二是根据地形图上需要表示地物地貌的详细程度，确定所选用地形图的比例尺。 (5分) 37 要素计算:从图纸上量算待测设点的坐标，然后结合已有控制点计算该点与控制点连线之间的方位角，进而确定与已知方向之间所夹的水平角，计算待测设点到设站控制点之间的水平距离。 (3分) 测设过程:在设站控制点安置经纬仪，后视另一控制点，置度盘为0度，根据待定方向与该方向夹角确定方向线，根据距离确定点的位置。 (5分) 38 高斯投影的基本规律是: 中央子午线的投影为一直线，且投影之后的长度无变形;其余子午线的投(1) (1) 影均为凹向中央子午线的曲线，且以中央子午线为对称轴，离对称轴越远，其长度变形也就越大; (2) (2) 赤道的投影为直线，其余纬线的投影为凸向赤道的曲线，并以赤道为对称轴; (3) (3) 经纬线投影后仍保持相互正交的关系，即投影后无角度变形; (4) (4) 中央子午线和赤道的投影相互垂直。 评分说明:答对一条得2分，答对三条即可得满分。 五、 五、 计算题(每题10分，共20分) 39 bd = ad – ab = 1.9cm， 因此?X = -38m; ce = ae – ac = 3.6cm, 因此?Y = -72m; (3分) (或由图根据比例尺和距离计算A、B两点的坐标) 因此距离为:81.413m (6分) AB的方位角为:242?10′33″ (10分) (方位角计算应说明具体过程，过程对结果错扣2分) 40 ?X = X – X = 28.12m, ?Y = Y – Y = -1.71m (2分) AMAM221/2 距离d = (?X + ?Y)= 28.17m (5分) 方位角为:356 ?31′12″ (应说明计算过程与主要公式) (10分) 可通过不同方法计算，如先计算象限角，再计算方位角。 说明:在距离与方位角计算中，算法公式对但结果错各1分 测量学试卷 第 12 页(共 7 页)