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

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
  • 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—