光的衍射实验图解 双缝干涉实验原理图
质量标准体系-义务植树
2023年3月4日发(作者：10月放假安排)PASCOscientific1PhysicsExperimentLibrary:P35Diffraction
ScienceWorkshopVol.2实验ExperimentP58:
LightIntensityin
Double-Slitand
Single-SlitDiffraction
Patterns
双缝和单缝衍射斑的光强
Concept:interference概念：干涉，衍射
Time:45m时间：45分钟
SWInterface:500,700or750
科学工作室接口：500,700或750
Macintoshfile:P58DiffractionPatterns
Windowsfile:
ٛ2004,科艺A&P仪器P58-1
PASCOscientific2PhysicsExperimentLibrary:P35Diffraction
ScienceWorkshopVol.2
EQUIPMENTNEEDED所需仪器
eWorkshopInterface科学工作室接口
ensorCI－6504A光传感器CI－6504A
MotionSensor(RMS)CI－6538旋转运动传感器CI－6538(RMS)
cessoriesOS－8523单缝，双缝和多缝
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PASCOscientific3PhysicsExperimentLibrary:P35Diffraction
ScienceWorkshopVol.2
S－8525激光器
reBracketOS－8534光传感器支架
TranslatorOS－8535线性运动附件（用于RMS）
8.1.22mOpticsTrack1.22米光轨
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PURPOSE目的
Thepurposeofthislaboratoryactivityistoinvestigatethewavenatureoflightby
studyingdiffractionpatterns.本实验的目的是通过衍射斑研究光的波动性。
Theory:PartOne理论：第一部分
In1801,
tconsists
oftinyparticles(or“corpuscles”asdescribedbyIsaacNewton),wemightexpecttosee
bservedaseriesofbright
asabletoexplainthisresultasawaveinterferencephenomenon.
Becauseofdiffraction,thewavesleavingthetwosmallslitsspreadoutfromtheedges
equivalenttotheinterferencepatternofripplesproducedwhentwo
rocksarethrownintoapond.1801年，ThomasYoung获得了光具有波动性的有力证据。
由点光源发出的光照射到一个具有双缝的屏上，如果光由很小的粒子（或牛顿描述的“微
粒”）组成，则在双缝后的接收屏上应该看到两根亮线。而Young看到了一系列的亮线。
Young用波的干涉现象解释了这一结果。由于衍射，通过两狭缝的光波将向缝的边缘扩散，
这与向池塘中投入两块石头而引起的水波的干涉纹一样。
Ingeneral,thedistancebetweenslitsisverysmallcomparedtothedistancefromthe
sfromtheedgesof
uctiveinterferencewilloccuronthescreenwhen
theextradistancethatraysfromoneslittravelisawholenumberofwavelengthsin
ctiveinterference
occurswhenthedistancedifferenceisawholenumberofhalf-wavelengths.通常，双
缝的间距远小于双缝到用于观察衍射斑的接收屏的距离。从缝的边缘发出的光线基本平行。
当从一个狭缝中出射的光到达接收屏的距离与从另一个狭缝中出射的光到达接收屏的距离
之差为波长的整数倍时，在接受屏上将发生相长干涉，当距离之差为半波长的整数倍时，
将发生相消干涉。
Fortwoslits,thereshouldbeseveralbrightpoints(or“maxima”)ofconstructive
interferenceoneithersideofalinethatisperpendiculartothepointdirectlybetween
thetwoslits.对于双缝，由于干涉相长将在接收屏上出现几个亮点(或光强极大值)，这
些亮点对称地排列在接收屏上。
Theory:PartTwo原理：第二部分
Theinterferencepatterncreatedwhenmonochromaticlightpassesthroughasingleslit
issimilartothepatterncreatedbyadoubleslit,butthecentralmaximumismeasurably
edtothedouble-slit
pattern,mostofthelightintensityisinthecentralmaximumandverylittleisintherest
ofthepattern.单色光通过单缝以后产生的衍射斑与双缝干涉花样很相似，但是中央主极
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大比两边的次极大更亮。同双缝干涉花样相比较可以看出，光强主要集中在中央主极大而
衍射斑边缘的光强很小。
Thesmallerthewidthoftheslit,themoreintensethecentraldiffractionmaximum.狭
缝宽度越窄，衍射的中央主极大越强。
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PROCEDURE步骤
InPartAofthisactivity,theLightSensormeasurestheintensityofthemaximaina
double-slitdiffractionpatterncreatedbymonochromaticlaserlightpassingthroughan
aryMotionSensorwithalinearmotion
accessorymeasurestherelativepositionsofthemaximainthediffractionpattern.在
本实验的A部分，光传感器CI－6504A用于测量由单色激光通过双缝以后产生的干涉花样
的光强极大值的强度。用带有线性运动附件的旋转运动传感器CI－6538(RMS)CI－6538
测量干涉花样光强极大值的相对位置。
TheScienceWorkshopprogramrecordsanddisplaysthelightintensityandthe
relativepositionofthemaximainthepatternandproducesaplotofintensityversus
position.科学工作室程序记录和显示光强极大值的强度和相对位置，并绘出其强度随位
置变化的曲线。
InPartB,theLightSensormeasurestheintensityofthemaximainasingle-slit
diffractionpatterncreatedbymonochromaticlaserlightpassingthroughan
aryMotionSensor(RMS)withalinearmotion
accessorymeasurestherelativepositionsofthemaximainthediffractionpattern.在B
部分，将使用光传感器CI－6504A测量由单色激光通过单缝以后产生的衍射花样的光强极
大值的强度。用带有线性运动附件的旋转运动传感器CI－6538(RMS)CI－6538测量衍射
斑中光强极大值的相对位置。
TheScienceWorkshopprogramrecordsanddisplaysthelightintensityandthe
relativepositionofthemaximainthepatternandproducesaplotofintensityversus
position.科学工作室程序纪录和显示光强极大值的强度和相对位置，并绘出其强度随位
置变化的曲线。
PARTIA:ComputerSetup–Double-SlitDiffractionPattern计算机设置－双缝衍射
斑
ttheScienceWorkshopInterfacetothecomputer,turnontheinterface,
andturnonthecomputer.将科学工作室接口连接到计算机上，打开接口，然后
打开计算机。
ttheLightSensorDINplugintoAnalogChannelAontheinterface.将光
传感器CI－6504A的DIN插头连接到接口上的模拟通道A。
ttheRotaryMotionSensorstereophoneplugstoDigitalChannels1and2.
将旋转运动传感器CI－6538(RMS)CI－6538立体声插头连接到接口上的数字通道1
和2。
eScienceWorkshopdocumenttitledasshown:打开如下命名的科学工
作室文件：P35Diffraction
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•on文件将打
开一个强度随位置变化的曲线图。
PARTIIA:SensorCalibration&EquipmentSetup–Double-SlitDiffractionPattern
传感器校准&仪器设置－双缝衍射斑
EquipmentSetup仪器设置
helaserononeendoftheopticsbench.将激光器置于光具座末端，将双缝置
于其前面。
thepositionofthelaser
andthedouble-slitdiffractionslidesothatthelaserbeampassesthroughoneof
thedouble-slitpairsontheslideandformsacleardiffractionpattern.打开激光器
背后的电源开关。调节激光束，使激光通过双缝中的一个缝并得到清晰的衍射斑。
•NOTE:Useapieceofwhitepaperasatemporaryviewingscreentoseethe
diffractionpattern.注意：用一张白纸作为临时接收屏来观察衍射斑。
theslitwidth“a”andslitspacing“d”ofthedouble-slitpatternyouuseinthe
Datasection.记下将在数据区中使用的双缝衍射屏的缝宽“a”和缝间距“d”。
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PASCOscientific8PhysicsExperimentLibrary:P35Diffraction
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4．将线性运动附件OS－8535固定在光轨上。
5.将旋转运动传感器CI－6538固定在线性运动附件OS－8535上。
6.将光传感器CI－6504A固定在光传感器支架OS－8534上。
6.将光传感器插在旋转运动传感器上。
•NOTE:PlacetheRMSasfarfromthedouble-slitdiffractionslideasispractical.
注意：尽量使RMS远离双缝衍射屏。
7.调节光传感器的高度，使衍射花样打在圆盘的中部。
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PASCOscientific9PhysicsExperimentLibrary:P35Diffraction
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PreparingtoRecordData准备纪录数据
•Beforerecordinganydataforlateranalysis,youshouldexperimentwiththeRotary
MotionSensorandLightSensorsetup.在记录数据前，你应该先练习使用旋转运动
传感器CI－6538(RMS)CI－6538和光传感器CI－6504A。
•eLinearMotionAccessorysothemaximumatoneedge
ofthediffractionpatternisalmosttouchingtheendofthefiberopticprobe.打开激
光器。移动线性运动附件，使衍射斑边缘的光强极大值几乎与光纤探测器的末端接触。
•ClicktheRECbuttontobegincollectingdata.单击REC按钮开始采集数据。
•Slowlyandsmoothly,movetheLinearMotionAccessorysothatthemaximaofthe
diffractionpatternmoveacrosstheendofthefiberopticprobe.缓慢地、平稳地移动
线性运动附件，使衍射斑的光强极大值依次通过光纤探测器末端。
•Whentheentireinterferencepatternhasbeenmeasured,clicktheSTOPbuttonto
#1willappearintheDataListintheExperimentSetup
window.整个干涉花样测完以后，单击STOP按钮停止采集数据。Run#1将出现在实
验设置窗口的数据列表中。
•heAutoscalebuttontorescaletheGraphto
etheplotoflightintensityversusposition.激活曲线图。单击
Autoscale按钮改变曲线图的坐标使其与数据对应。检查光强随位置变化的曲线图。
•Run#1intheDataListintheExperimentSetup
windowandpressthe“delete”keyonthekeyboard.(Analertboxwillopen.)删
除试验的数据。选择位于实验设置窗口数据列表中的Run#1，按下键盘上的“delete”
键（一个警告框将打开）。
PARTIIIA:DataRecording–Double-SlitDiffractionPattern数据纪录－双缝衍射斑
•MovetheLinearMotionAccessorysothemaximumatoneedgeofthediffraction
patternisneartheedgeofbutnotquiteontheendofthefiberopticprobe.移动
线性运动附件使衍射斑边缘的最大值靠近光纤探测器的末端，而非正对探测器末端。
heRECtobegincollectingdata.单击REC按钮开始采集数据。
andsmoothly,movetheLinearMotionAccessorysothatthemaximaofthe
diffractionpatternmoveacrosstheendofthefiberopticprobe.缓慢地、平稳地
移动线性运动附件，使衍射斑的次极大依次通过光纤探测器末端。
ٛ2004,科艺A&P仪器P58-9
PASCOscientific10PhysicsExperimentLibrary:P35Diffraction
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eentirediffractionpatternhasbeenmeasured,clicktheSTOPbuttonto
stopcollectingdata.整个衍射斑测完以后，单击STOP按钮停止采集数据。
•Run##1将
出现在实验设置窗口的数据列表中。
PARTIB:ComputerSetup–Single-SlitDiffractionPattern计算机设置－单缝衍射
斑
•UsethesamecomputersetupasinPartA.采用与PartA相同的计算机设置。
PARTIIB:SensorCalibration&EquipmentSetup–Single-SlitDiffractionPattern
传感器校准&仪器设置－单缝衍射斑
ethedouble-slitdiffractionslidewiththesingle-slitdiffractionslide.将双缝
衍射屏换为单缝衍射屏。
theslitwidth“a”ofthesingle-slitpatternyouuseintheDatasection.记
下将在数据区中使用的单缝衍射屏的缝宽“a”。
-
thepositionsofthelaser,diffractionslide,andfiberopticprobeifnecessarysothat
thediffractionpatternisatthesameheightasthefiberopticprobe.用衍射屏上的
单缝重新准直激光。如果需要的话，调节激光器、衍射屏和光纤探测器的位置，使衍
射斑的高度与光纤探测器的高度相同。
•NOTE:Useapieceofwhitepaperasatemporaryviewingscreentoseethe
diffractionpattern.注意：用一张白纸作为临时接收屏来观察衍射斑。
PARTIIIB:DataRecording–Single-SlitDiffractionPattern数据纪录－单缝衍射斑
theprocedureforcollectingdataasinPartA.重复PartA中数据采集的步
骤。
•Run##2将
出现在实验设置窗口的数据列表中。
fthelaser.关闭激光器。
ANALYZINGTHEDATA数据分析
heAutoscalebuttontorescaletheGraph
tofitthedata.激活曲线图。单击Autoscale按钮改变曲线图的坐标使其与数据对
应。
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etheshapeoftheplotoflightintensityversusposition.观察光强随位置变
化曲线图的形状。
•AddPlotMenuto
createasecondplotontheGraph.曲线图显示的是最近一次运行的数据。用Add
PlotMenu来产生第二个曲线图。
AnalogA,IntensityfromtheAddPlot
Menu.单击AddPlotMenu按钮，从菜单中选择AnalogA,Intensity。
•Bothplotswillshowthemostrecentrun(Run#2)DATAMenuin
thetopplotoftheGraphtodisplayRun#1.两个曲线图显示的都是最近一次运行
（Run#2）的数据。用曲线图顶部的DATAMenu来显示Run#1
NoDatatoclear
Run#heDATAMenubuttonagainandselectRun#1.单击曲线图顶部
的DATAMenu按钮。选择NoData来清除Run#2。再次单击DATAMenu按钮并选
择Run#1。
•ThetopplotwilldisplayRun#1andthebottomplotwilldisplayRun#2.曲线图的
上部将显示Run#1，下部将显示Run#2
heAutoscalebuttonagaintorescaletheGraph,ifneeded.如果需要，单击
Autoscale按钮为曲线图重新确定坐标。
DATA数据
SlitWidth缝宽(a)SlitSpacing缝间距(d)
PartA–Double-slit双缝
PartB–Single-Slit单缝
QUESTION问题
stheplotoflightintensityversuspositionforthedouble-slitdiffraction
patterncomparetotheplotoflightintensityversuspositionforthesingle-slit
diffractionpattern?双缝衍射斑的光强随位置变化曲线图与单缝衍射斑的光强随位
置变化曲线图有何区别？
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