光学实验台 · 暗纹定位
夫琅禾费单缝衍射:由暗纹反推缝宽
调节真实实验参数,读取左右一级暗纹,用“作差”把零点偏移从结果里消掉。
I / I₀ = (sin β / β)² · β = πa sin θ / λ
观察屏与相对强度曲线
一级暗纹:x₁ = ±5.32 mm 中央亮纹宽度约 10.64 mm
暗纹条件是 a sin θ = mλ(m = ±1, ±2, …)。只有在小角度条件下,暗纹位置才近似等间距;亮纹的位置与间距不能直接当成严格等间距处理。
像做实验一样读数
先产生一组仪器读数,再把左右一级暗纹位置录入。建议用 x₊₁ − x₋₁ 得中央亮纹宽度 W,而不是只读一侧。
仪器显示:左一级暗纹
等待读数
仪器显示:右一级暗纹
等待读数
mm
mm
mm
mm
还没有计算。注意数值以 mm 录入,代入公式前要换算为 m;计算结果最后再换回 mm。
为什么左右作差能消零偏?
若标尺零点偏了 δ,左右读数会同时加上 δ:
x′₊₁ = δ + x₁, x′₋₁ = δ − x₁
W = x′₊₁ − x′₋₁ = 2x₁ ≈ 2λL / a
W = x′₊₁ − x′₋₁ = 2x₁ ≈ 2λL / a
- 左右读数相减时,δ 自动抵消;因此 a ≈ 2λL / W。
- 若只把右侧读数当作 x₁,零点偏移会直接混进结果。
- 有随机噪声时,重复测量并取平均比只测一次更可靠;随机误差不会被一次作差完全消掉。
- 反算式用了 sin θ ≈ tan θ ≈ x/L。若衍射角不够小,应回到 a sin θ = λ,并用 θ = arctan(x/L)。
本次读数的两种处理
只用右侧读数估算—
用左右暗纹差估算—