《铝的阳极氧化和电解着色》实验讲义

实验二铝的阳极氧化和电解着色

一、内容提要

采用直流阳极氧化技术在铝表面生成阳极氧化膜，并对其进行染色或电解着色处理。

二、目的要求

通过实验掌握铝的硫酸阳极氧化基本原理，并了解铝的装饰性阳极氧化及染色和电解着色的一般工艺过程。

三、实验关键

1. 掌握铝的硫酸阳极氧化技术和铝阳极氧化过程中氧化膜的生长规律。

2. 掌握铝阳极氧化膜的染色或电解着色原理。

四、实验原理

铝及其合金在大气中其表面会自然形成一层厚度为40 ~ 50 A薄的氧化膜。后者虽然能使金属稍微有些钝化，但由于它太薄，孔隙率大，机械强度低，不能有效地防止金属腐蚀。用电化学方法即阳极氧化处理后，可以在其表面上获得厚达几十到几百微米的氧化膜。后者的耐蚀能力很好。硫酸阳极氧化法所得的氧化膜厚度在5 - 20微米之间，硬度较高，孔隙率大，吸附性强，容易染色和封闭。而且具有操作简便、稳定、成本低等特点，故应用最为广泛。

当把零件挂在阳极上，阴极用铅棒，通入电流后，发生如下反应

阴极上2H+ + 2e → H2 ↑

阳极上Al-3e → Al3+

6OH-→ 3H2O+3O2-

2Al3+ + 3O2-→ Al2O3 + 399 (卡)

硫酸还可以与Al、Al2O3发生反应

2Al + 2H2SO4→ Al2(SO4)3 + 3H2↑

Al2O3 + H2SO4→ AL2(SO4)3 + 3H3O

铝阳极氧化膜的生长是在“生长”和“溶解”这对矛盾中发生和发展的。通电后的最初数秒钟首先生成无孔的致密层(叫无孔层，或阻挡层)，它虽只有0.01 ~ 0.015 m，可是具有很高的绝缘性。硫酸对膜产生腐蚀溶解。由于溶解的不均匀性，薄的地方(孔穴)电阻小，离子可通过，反应继续进行，氧化膜生长，又伴随着氧化膜溶解。循环往复。控制一定的工艺条件特别是硫酸浓度和温度可使膜的生长占主导地位。

必须注意，氧化膜的生成和成长过程是由于氧离子穿过无孔层与铝离子结合成氧化膜的，与电镀过程恰恰相反，电极反应是在氧化膜与金属铝的交界处进行，膜向内侧面生长。

铝阳极氧化膜的生长和溶解规律可用其电压－时间曲线来说明。见图一、图二。 A 区：

在最初10秒钟内曲线直线上升，电压激剧增高，说明生成了无孔层电阻增大，这时成膜占主导，阻碍了反应继续进行。当外电压高时，[O 2-]能穿过薄的地方继续反应。故无孔层的厚度取决于电压，即电压高时，无孔层相应增厚，反之亦然。

B 区：

阳极电位达到最高值开始下降，说明无孔层达到极限(一定电压下)，由于硫酸腐蚀溶解造成孔穴，电阻下降，电压降低。

C 区：

20秒钟后，电压稳定，这时膜在不断增厚(多孔层)，无孔层则生长和溶解达到动态平衡，溶解和生成在孔穴底部进行，时间延长孔穴变成孔隙，遂形成一定厚度的氧化膜。

硫酸氧化膜，多孔隙，有很强的化学活性，利用这一特点，人们在铝阳极氧化膜上进行染色或电解着色，达到耐蚀和装饰双重目的。

有机染色是将氧化制品放入有机染色槽中，利用氧化膜的化学和物理吸附作用，将染料分子吸附于氧化膜微孔中而成色。有机染色色种多，艳丽是其优点，但耐磨，耐晒，耐光性能差，只适合于室内装饰和日用五金制品之装饰。

电解着色是将氧化制品浸入含有金属盐的水溶液中，通入低压交流电，由于氧化膜的阻挡层具有整流作用，金属离子在铝阴极的阻挡层上还原成金属胶态粒子，由于金属盐种类不同，或由于金属沉积量不同，胶态粒子大小和粒度分布不同，对光波产生选择性吸收和散射

作用而显示出不同颜色。电解着色膜耐晒、耐热、耐光、耐磨性好、耐蚀性高，广泛用作建图1. 氧化膜生长阶段示意图

1―铝；2―无孔层；3―多孔层。 图2. 时间―电压曲线

筑铝材，交通车辆等室内防护一装饰。

铝阳极氧化膜无论着色与否，用于何场合，都必须进行封孔处理，以达到防蚀，抗沾污等目的。常用的封孔法有沸水法和常温法两类。

沸水法是将铝制品浸入纯水中煮沸约30分钟，氧化膜与水反应生成Al 2O 3?H 2O ，体积膨胀而将孔封闭。当水温低于30o C 时，可能生成Al 2O 3?3H 2O ，这是不稳定的，可塑性的水化物，耐蚀性差，所以沸水法一定要在95~100o C 下进行。

为节省能源，提高封闭质量和速度，八十年代研制出常温快速封闭剂，它是利用金属的水能作用，氧化膜的水化作用以及形成表面络合物等三种作用的综合，可在常温下迅速达到封之目的，其速度可提高1～倍。质量亦明显提高，我校研制的GKG －F 封闭剂已在国内普及应用。

五、仪器与装置

六、实验步骤 1. 纯铝片经过化学除油―热水洗―冷水洗―化学抛光―热水洗―冷水洗―存放于盛蒸馏水的容器中。

化学除油配方：

Na 2CO 3 10 ~ 20 g/L Na 3PO 4 10 ~ 20 g/L

Na 2SiO 3 10 ~ 20 g/L OP-10乳化剂 1 ~ 3 g/L

温度 60 ~ 30o C 时间 5 ~ 10分钟

化学抛光液：

H 3PO 4 ( d=1.70 ) 300ml 温度 90 ~ 110o C

H 2SO 4 ( d=1.34 ) 120ml 时间 20 ~ 30秒

HNO 3

( d=1.46 ) 80ml/L 图3. 铝阳极氧化装置和线路

图4. 电解着色装置图

2. 按图三接好线路，将200g/L H2SO4溶液倒入氧化槽钟，挂上铅阴极；

3. 取两块铝试片，计算面积，挂入阳极。一定要夹紧，通电后始终保持1 A/dm2，氧化15分钟，记录槽温和槽电压的变化；

4. 氧化后的铝片清洗干净放入蒸馏水中(不要用手摸试片)，然后取1片放入下列溶液中进行染色；

茜素黄0.3g/L，茜素红0.5g/L，温度50 ~ 70o C，时间为1 ~ 3 分，随后冷水冲洗，在煮沸的蒸馏水中封闭5 ~ 10 分钟；

5. 取另一试片用冷风吹干，然后将腐蚀液1 ~ 2 滴滴在试片已氧化和未氧化的部位，记录液滴从橙色变成绿色的时间，以此判断天然和阳极氧化膜的耐蚀性能，变色越慢，耐蚀性越好。

七、实验记录与结果处理

1. 记录阳极氧化过程中槽温和槽电压随氧化时间的变化，绘制槽电压--氧化时间的关系曲线；

2. 记录点滴试验中试片已氧化和未氧化的部位从橙色变成绿色的时间，比较天然和阳极氧化膜的耐蚀性能；

八、注意事项

1. 阳极氧化时挂具与试片必须接触良好，每次实验前，接触点的氧化膜必须清除掉，确保每个铅电极都发生电极反应，即有H2析出。

2.氧化后的试片不得用热水洗和用手摸。

3.染色时，染色液的温度要保持50 ~ 70o C。如温度过低，则染色过浅，封闭时会出现

褪色现象(常称为流色)。

九、思考题

1. 铝阳极氧化膜分为哪两层？

2. 铝阳极氧化膜为何要进行封孔处理？

第一章 葡萄酒分析检验基础知识

第一章葡萄酒分析检验基础知识 基本内容 （1）葡萄酒的分析检验基础 （2）葡萄酒常规理化指标的国家标准 基本要求 （1）掌握葡萄酒分析检验的一般步骤 （2）熟记葡萄酒理化指标的国家标准要求 教学重点及难点 （1）葡萄酒分析检验的分析步骤 （2）葡萄酒国家标准常规理化指标的要求 第二章葡萄酒主要化学成分及其对葡萄酒质量的影响 基本内容： 葡萄酒主要成分及其对葡萄酒质量的影响基本要求： 了解葡萄酒中主要成分及其对葡萄酒质量的影响教学重点及难点： 葡萄酒中主要化学成分的性质变化 第三章葡萄与葡萄酒实验室 基本内容 （1）葡萄酒分析检验实验室的一般要求及必备的仪器设备 （2）实验器皿、用水、卫生等※ （3）葡萄酒分析检验常用化学试剂配制 基本要求 （1）了解葡萄酒分析常用物品的使用方法以及化学分析药品 （2）掌握葡萄酒分析检验常用试剂的配制方法 教学重点及难点 （1）简易葡萄酒厂实验室的建立 （2）分析检测中主要化学试剂配制及标定 第四章实验室常见仪器设备的使用 基本内容 （1）葡萄酒分析检验常用仪器设备的原理及其操作方法 （2）气相色谱及高效液相色谱分析的一般原理及其仪器的使用 （3）其他最新葡萄酒分析检验仪器 基本要求 （1）了解常用仪器设备原理及其使用方法 （2）掌握色谱分析在葡萄酒分析检验中原理及其使用方法 教学重点及难点 （1）葡萄酒分析常用仪器pH计、分光光度计的原理，操作技术 （2）葡萄酒的色谱分析操作技术。 第五章葡萄酒理化指标的分析方法、原理、标准 基本内容： （1）葡萄酒（汁）可溶性固形物、酒度、比重的测定 （2）葡萄酒（汁）中的糖的测定 （3）葡萄酒（汁）中的醇的测定 （4）葡萄酒（汁）中的酸的测定 （5）葡萄酒（汁）中的酚类的测定

实验1 单缝衍射实验

实验1单缝衍射实验 1.1 实验设置的意义 微波和光波都是电磁波，都具有波动这一共同性，即能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。因此用微波作光波波动实验所说明的波动现象及其规律是一致的。由于微波的波长比光波的波长在量级上差一万倍左右，因此用微波设备作波动实验比光学实验要更直观、方便和安全，所需要设备制造也较容易。 本实验就是用微波分光仪，演示电磁波遇到缝隙时，发生的单缝衍射现象。 1.2 实验目的 1．了解微波分光仪的结构，学会调整它并能用它进行实验。 2．进一步认识电磁波的波动性，测量并验证单缝衍射现象的规律。 1.3 实验原理 图1 单缝衍射原理 如图1，当一平面波入射到一宽度和波长可比拟的狭缝时，就要发生衍射的现象。在缝后面出现的衍射波强度并不是均匀的，中央最强，同时也最宽。在中央的两侧衍射波强度迅速减小，直至出现衍射波强度的最小值，即一级极小，此时衍射角为1 Sin λ α ?=min φ ，其中λ是波长，a 是狭缝宽度。两者取同一长度单位，然后，随着衍射角增大，衍射波强度又逐渐增大，直至出现一级极大值，角度为：1 32Sin λα???=?? ?? ?max φ 实验仪器布置如图2，仪器连接时，预先接需要调整单缝衍射板的缝宽，当该板放到支

座上时，应使狭缝平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致，此刻线应与工作平台上的900刻度的一对线一致。转动小平台使固定臂的指针在小平台的1800处，此时小平台的00就是狭缝平面的法线方向。这时调整信号电平使表头指示接近满度。然后从衍射角00开始，在单缝的两侧使衍射角每改变20 读取一次表头读数，并记录下来，这时就可画出单缝衍射强度与衍射角的关系曲线，并根据微波波长和缝宽算出一级极小和一级极大的衍射角，并与实验曲线上求得的一级极小和极大的衍射角进行比较。此实验曲线的中央较平，甚至还有稍许的凹陷，这可能是由于衍射板还不够大之故。 图2 单缝衍射仪器配置 1.4 实验内容与测试 1.4.1 实验仪器设备 微波分光仪 1.4.2 测量内容 当设置电磁波入射到单缝衍射板上时，在接收天线上将检测到信号，通过改变接收天线的角度，得到接收微安表显示的数值。在单缝的两侧使衍射角每改变20读取一次表头读数，并记录下来，这时就可画出单缝衍射强度与衍射角的关系曲线，并根据微波波长和缝宽算出一级极小和一级极大的衍射角，并与实验曲线上求得的一级极小和极大的衍射角进行比较。 1.4.3 测量方法与步骤 1．打开DH1121B的电源； a 2．将单缝衍射板的缝宽调整为70mm左右，将其安放在刻度盘上，衍射板的边线与刻度盘上两个90°对齐； 3．调整发射天线使其和接收天线对正。转动刻度盘使其1800的位置正对固定臂（发射天线）的指针，转动可动臂（接收天线）使其指针指着刻度盘的0°处，使发射天线喇叭与接收天

化工原理实验报告

实验一 伯努利实验 一、实验目的 1、熟悉流体流动中各种能量和压头的概念及相互转化关系，加深对柏努利方程式的理解。 2、观察各项能量（或压头）随流速的变化规律。 二、实验原理 1、不可压缩流体在管内作稳定流动时，由于管路条件（如位置高低、管径大小等）的变化，会引起流动过程中三种机械能——位能、动能、静压能的相应改变及相互转换。对理想流体，在系统内任一截面处，虽然三种能量不一定相等，但能量之和是守恒的（机械能守恒定律）。 2、对于实际流体，由于存在内磨擦，流体在流动中总有一部分机械能随磨擦和碰撞转化为热能而损失。故而对于实际流体，任意两截面上机械能总和并不相等，两者的差值即为机械损失。 3、以上几种机械能均可用U 型压差计中的液位差来表示，分别称为位压头、动压头、静压头。当测压直管中的小孔（即测压孔）与水流方向垂直时，测压管内液柱高度（位压头）则为静压头与动压头之和。任意两截面间位压头、静压头、动压头总和的差值，则为损失压头。 4、柏努利方程式 ∑+++=+++f h p u gz We p u gz ρ ρ2222121122 式中： 1Z 、2Z ——各截面间距基准面的距离 （m ） 1u 、2u ——各截面中心点处的平均速度（可通过流量与其截面 积求得） (m/s) 1P 、2p ——各截面中心点处的静压力（可由U 型压差计的液位 差可知） （Pa ） 对于没有能量损失且无外加功的理想流体，上式可简化为 ρ ρ2 2 22121122p u gz p u gz + +=++ 测出通过管路的流量,即可计算出截面平均流速ν及动压g 22 ν，从而可得到各截面测管水头和总水头。 三、实验流程图

(完整word)WSET课程培训(初级)葡萄酒培训资料.doc

复习内容 葡萄酒的定义： 葡萄酒是指只用新鲜的葡萄酿造的无浓缩的酒精饮料。 Wine is made of the fresh grape without other fruits, concentrating. 葡萄酒的发酵是通过酵母消耗葡萄汁里的糖分转化成酒精和二氧化碳的过程。 Fermentation is a natural process caused by yeast. Yeast feed on sugar converting into alcohol and carbon dioxide gas. 葡萄酒的饮用好处： 1对癌症、冠状动脉疾病、脑血管意外（中风）三大致死疾病的预防有积极的作 用。 2提高血液中“良性”胆固醇（即 HDL) 的含量（而血浆中 HDL 的含量较高会显著降低心脏病发病率）。 3降低血液中动物脂肪分解出的脂质（即“劣质”的胆固醇）含量。 4红酒中富含单宁酸，可抗氧化、延缓衰老。 5丰富的维他命，能提高人体免疫力，增强抗感冒的能力。 医生与酿酒师建议：男性每天饮用 300-400ml，女性 200-300ml,有益于身体健康。 食用葡萄与酿酒类葡萄的区别： 鲜食葡萄（ Table Grapes）vs 酿酒葡萄（ Wine Grapes） 酿酒葡萄： 果粒小 果汁多，果肉少果皮较厚 高糖高酸 产量适中或较低欧亚种为主食用葡萄： 果粒大 果汁少，果肉多 果皮较薄 糖度适中酸度较低 产量高 欧亚种，美洲种，杂交种都有

一、常见类【葡萄品种】特性： 霞多丽：气候影响，香气多变 长相思：高酸度，植物性香气，高酒精，轻酒体 雷司令：高酸度，柠檬矿物香，中等酒精，轻酒体 赤霞珠：高酸度，高单宁，颜色深，黑色水果风味，中-重酒体西 拉：（设拉子）高酸度，高酒精，黑色水果与辛辣感，重酒体。美 乐：（梅洛）低酸度，高酒精，红黑水果风味，单宁柔和。 黑比诺：单宁柔和，高酸度，颜色浅，红色水果风味，优雅 二、【葡萄的种植】：优良的产区所具备的条件： 1.合理的气候条件（温度，湿度，光照，降水） 2.适宜的土壤（排水性，肥力，矿物含量等） 3.种植合理的品种 4.进行最佳的管理 三、【葡萄酒的一般分类】 1按照颜色： 红葡萄酒 白葡萄酒 桃红葡萄酒（玫瑰红） 2按照按糖度： （干型葡萄酒 4 克以下残糖甜 型 45 克左右） 半干型 4 克到12 克半甜型12 到 45 克左右， 3 按气压： 微气泡酒 起泡酒 静态类葡萄酒 4 特殊工艺类型葡萄酒： A 加强型葡萄酒 :波特和雪莉 B 冰酒：冷气候下国家居多：奥地利，德国，加拿大 C 贵腐酒法国（苏待巴莎克）匈牙利TOKYI azul (新世办 ) 等 四、【葡萄酒的传播路线】： 1葡萄种植最早起源于梅索不达米亚平原

物理实验报告测量单缝衍射的光强分布

实验名称：测量单缝衍射的光强分布 实验目的： a ．观察单缝衍射现象及其特点； b ．测量单缝衍射的光强分布； c ．应用单缝衍射的规律计算单缝缝宽； 实验仪器： 导轨、激光电源、激光器、单缝二维调节架、小孔屏、一维光强测量装置、WJH 型数字式检流计。 实验原理和方法： 光在传播过程中遇到障碍物时将绕过障碍物，改变光的直线传播，称为光的衍射。当障碍物的大小与光的波长大得不多时，如狭缝、小孔、小圆屏、毛发、细针、金属丝等，就能观察到明显的光的衍射现象，亦即光线偏离直线路程的现象。光的衍射分为夫琅和费衍射与费涅耳衍射，亦称为远场衍射与近场衍射。本实验只研究夫琅和费衍射。理想的夫琅和费衍射，其入射光束和衍射光束均是平行光。单缝的夫琅和费衍射光路图如下图所示。 a. 理论上可以证明只要满足以下条件，单缝衍射就处于夫琅和费衍射区域： L a 82>>λ或8 2 a L >>λ 式中：a 为狭缝宽度；L 为狭缝与屏之间的距离；λ为入射光的波长。 可以对L 的取值范围进行估算：实验时，若取m a 4 101-?≤，入射光是Ne He -激光，其波长为632.80nm ，cm cm a 26.12 ≈=λ，所以只要取cm L 20≥，就可满足夫琅和费衍射的 远场条件。但实验证明，取cm L 50≈，结果较为理想。 b. 根据惠更斯－费涅耳原理，可导出单缝衍射的相对光强分布规律：

20 )/(sin u u I I = 式中： λ?π/)sin (a u = 暗纹条件：由上式知，暗条纹即0=I 出现在 λ?π/)sin (a u =π±=，π2±=，… 即暗纹条件为 λ?k a =sin ，1±=k ，2±=k ，… 明纹条件：求I 为极值的各处，即可得出明纹条件。令 0)/(sin 22=u u du d 推得 u u tan = 此为超越函数，同图解法求得： 0=u ，π43.1±，π46.2±，π47.3±，… 即 0sin =?a ，π43.1±，π46.2±，π47.3±，… 可见，用菲涅耳波带法求出的明纹条件 2/)12(sin λ?+±k a ，1=k ，2，3，… 只是近似准确的。 单缝衍射的相对光强分布曲线如下图所示，图中各级极大的位置和相应的光强如下： ?sin 0 a /43.1π± a /46.2π± a /47.3π± I 0I 0047.0I 0017.0I 0018.0.I

化工原理实验讲义全

化工原理实验 讲义 专业:环境工程 应用化学教研室 2015.3

实验一 流体机械能转化实验 一、实验目的 1、了解流体在管流动情况下，静压能、动能、位能之间相互转化关系，加深对伯努利方程的理解。 2、了解流体在管流动时，流体阻力的表现形式。 二、实验原理 流动的流体具有位能、动能、静压能、它们可以相互转换。对于实际流体， 因为存在摩擦，流动过程中总有一部分机械能因摩擦和碰撞，而被损失掉。所以对于实际流体任意两截面，根据能量守恒有： 2211221222f p v p v z z H g g g g ρρ++=+++ 上式称为伯努利方程。 三、实验装置（d A =14mm ，d B =28mm ，d C =d D =14mm ，Z A -Z D =110mm ） 实验装置与流程示意图如图1-1所示，实验测试导管的结构见图1-2所示： 图1-1 能量转换流程示意图

图1-2实验导管结构图 四、操作步骤 1.在低位槽中加入约3/4体积的蒸馏水，关闭离心泵出口上水阀及实验测试 导管出口流量调节阀和排气阀、排水阀，打开回水阀后启动离心泵。 2.将实验管路的流量调节阀全开，逐步开大离心泵出口上水阀至高位槽溢流 管有液体溢流。 3.流体稳定后读取并记录各点数据。 4.关小流量调节阀重复上述步骤5次。 5.关闭离心泵出口流量调节阀后，关闭离心泵，实验结束。 五、数据记录和处理 表一、转能实验数据表 流量（l/h） 压强mmH2O 压强 mmH2O 压强 mmH2O 压强 mmH2O 压强 mmH2O 压强 mmH2O 测试点标 号 1 2 3 4 5 6 7 8

葡萄酒分检实验课讲义---总酸 挥发酸测定

葡萄酒（汁）总酸、葡萄酒挥发酸测定 一、总酸 1. 概念 ① 葡萄酒醪或葡萄酒中所有可滴定酸的总和（可与碱性试剂发生中和反应的酸，也即游离氢离子的总和）； ② 包括挥发性酸（ 醋酸） 和不挥发性酸（ 酒石酸、乳酸等）； ③ 总酸不包括碳酸、亚硫酸及结合态亚硫酸. 2. 表示：OIV 规定以酒石酸计，也可以硫酸计。 3. 目的意义（测量时期） ① 采收前——葡萄浆果成熟度重要指标； ② 酒精发酵前后——决定是否对原料进行改良，促进或防止苹果酸－乳酸发酵，以提高葡萄酒的感官质量，并保证其良好的贮藏性； ③ MLF 后—— ④ 冬季结束时——低温导致酒石沉淀，从而导致总酸降低； ⑤ 葡萄酒成熟过程——若总酸升高，则可能感染微生物病害。 4. 测量原理、方法 ① 原理：酸碱滴定； ② 方法：电位滴定法（以pH 计判断终点，终点pH=8.2） 指示剂法（以酚酞作指示剂） 5. 操作 ① 吸取样品2ml——250ml 三角瓶 ② 加50ml 蒸馏水 ③ 2滴酚酞并摇匀 ④ 氢氧化钠标液滴定至终点（保持30s 不变色），记录体积 (约3 ml ) ⑤ 计算： 6. 注意事项与误差分析 ① 方法误差：滴定终点pH 不是7，等电点应在7.5-8.4间，视酒中酸种类和含量不同，通常以8.2作为滴定终点； ② 样品脱气：总酸不包括碳酸、亚硫酸及结合态亚硫酸，因此在测定前需对样品进行脱气处理； ③ 快至终点时应注意放慢滴定速度，以免过量； ④ 滴定终点判断是难点，可以以酒样的颜色变化来决定（白葡萄酒渐变暗至浊褐色、浅红色；红葡萄酒从浅红——无色——浅红或紫，或浅红——无色——墨绿或紫色），一般来说，第一滴滴下去的局部颜色即为终点过量后的颜色； ⑤ pH 计的标定要准确； ⑥ 指示剂的用量不能太多，也不能太少； ⑦ 定期标定或重新配置氢氧化钠； ⑧ 注意所用蒸馏水的pH 。 葡萄酒分析检验 期末复习参考

单缝衍射实验实验报告

单缝衍射实验 一、实验目的 1.观察单缝衍射现象，了解其特点。 2.测量单缝衍射时的相对光强分布。 3.利用光强分布图形计算单缝宽度。 二、实验仪器 He-Ne激光器、衍射狭缝、光具座、白屏、光电探头、光功率计。 三、实验原理 波长为λ的单色平行光垂直照射到单缝上，在接收屏上，将得到单缝衍射图样，即一组平行于狭缝的明暗相间条纹。单缝衍射图样的暗纹中心满足条件： (1) 式中，x为暗纹中心在接收屏上的x轴坐标，f为单缝到接收屏的距离；a为单缝的宽度，k为暗纹级数。在±1级暗纹间为中央明条纹。中间明条纹最亮，其宽度约为其他明纹宽度的两倍。 实验装置示意图如图1所示。 图1 实验装置示意图 光电探头（即硅光电池探测器）是光电转换元件。当光照射到光电探头表面时在光电探头的上下两表面产生电势差ΔU，ΔU的大小与入射光强成线性关系。光电探头与光电流放大器连接形成回路，回路中电流的大小与ΔU成正比。因此，通过电流的大小就可以反映出入射到光电探头的光强大小。 四、实验内容 1.观察单缝衍射的衍射图形；

2.测定单缝衍射的光强分布； 3.利用光强分布图形计算单缝宽度。 五、数据处理 ★(1)原始测量数据 将光电探头接收口移动到超过衍射图样一侧的第3级暗纹处，记录此处的位置读数X（此处的位置读数定义为0.000）及光功率计的读数P。转动鼓轮，每转半圈（即光电探头每移动0.5mm），记录光功率测试仪读数，直到光电探头移动到超过另一侧第3级衍射暗纹处为止。实验数据记录如下： 将表格数据由matlab拟合曲线如下：

★ (2)根据记录的数据，计算单缝的宽度。 衍射狭缝在光具座上的位置 L1=21.20cm. 光电探测头测量底架座 L2=92.00cm. 千分尺测得狭缝宽度 d’=0.091mm. 光电探头接收口到测量座底座的距离△f=6.00cm. 则单缝到光电探头接收口距离为f= L2 - L1+△f=92.00cm21.20cm+6.00cm=76.80cm. 由拟合曲线可读得下表各级暗纹距离： 各级暗纹±1级暗纹±2级暗纹±3级暗纹 距离/mm 10.500 21.500 31.200 单缝宽度/mm 0.093 0.090 0.093 单缝宽度计算过程： 因为λ=632.8nm.由d =2kfλ/△Xi，得 d1=(2*1*768*632.8*10^-6)/10.500 mm=0.093mm. d2=(2*2*768*632.8*10^-6)/21.500 mm=0.090mm.

化工原理实验思考题答案

实验1单项流动阻力测定 （1）启动离心泵前，为什么必须关闭泵的出口阀门？ 答：由离心泵特性曲线知，流量为零时，轴功率最小，电动机负荷最小，不会过载烧毁线圈。 （2）作离心泵特性曲线测定时，先要把泵体灌满水以防止气缚现象发生，而阻力实验对泵灌水却无要求，为什么？ 答：阻力实验水箱中的水位远高于离心泵，由于静压强较大使水泵泵体始终充满水，所以不需要灌水。 （3）流量为零时，U形管两支管液位水平吗？为什么？ 答：水平，当u=0时柏努利方程就变成流体静力学基本方程： Z l P l ? :?g =Z2 P2；g,当P l = P2 时，Z I = Z2 （4 ）怎样排除管路系统中的空气？如何检验系统内的空气已经被排除干净？ 答：启动离心泵用大流量水循环把残留在系统内的空气带走。关闭出口阀后，打开U形管顶部的阀门，利用空气压强使U形管两支管水往下降，当两支管液柱水平，证明系统中空气已被排除干净。 （5）为什么本实验数据须在双对数坐标纸上标绘？ 答：因为对数可以把乘、除变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。 （6）你在本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法？它们各有什么特点？ 答：测流量用转子流量计、测压强用U形管压差计，差压变送器。转子流量计，随流量的大小，转子可以上、下浮动。U形管压差计结构简单，使用方便、经济。差压变送器，将压差转换 成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由已知的压差~电流回归式算出相应的压差，可测 大流量下的压强差。 （7 ）读转子流量计时应注意什么？为什么？ 答：读时，眼睛平视转子最大端面处的流量刻度。如果仰视或俯视，则刻度不准，流量就全有误^^。 （8）两个转子能同时开启吗？为什么？ 答：不能同时开启。因为大流量会把U形管压差计中的指示液冲走。 （9 ）开启阀门要逆时针旋转、关闭阀门要顺时针旋转，为什么工厂操作会形成这种习惯？答：顺时针旋转方便顺手，工厂遇到紧急情况时，要在最短的时间，迅速关闭阀门，久而久之就形成习惯。当然阀门制造商也满足客户的要求，阀门制做成顺关逆开。 （10）使用直流数字电压表时应注意些什么？ 答：使用前先通电预热15分钟，另外，调好零点（旧设备），新设备，不需要调零点。如果有波动，取平均值。 （11）假设将本实验中的工作介质水换为理想流体，各测压点的压强有何变化？为什么？答：压强相等，理想流体u=0,磨擦阻力F=0,没有能量消耗，当然不存在压强差。 Z j +P/? +uj/2g =Z2 +u；/2g , T d1=d2 二U1=U2 又T Z1=Z2 （水平管）P1 = P2 （12）离心泵送液能力，为什么可以通过出口阀调节改变？往复泵的送液能力是否也可采用同样的调节方法？为什么？ 答：离心泵送液能力可以通过调节出口阀开度来改变管路特性曲线，从而使工作点改变。往复泵是正往移泵 流量与扬程无关。若把出口堵死，泵内压强会急剧升高，造成泵体，管路和电机的损 坏。 （13）本实验用水为工作介质做出的入一Re曲线，对其它流体能否使用？为什么？

单缝衍射与光强分布(大物实验)

实验单缝衍射及光强分布测试 光的干涉和衍射现象揭示了光的波动特性。 光的衍射是指光作为电磁波在其传播路径上如果遇到障碍物，它能绕过障碍物的边缘而进入几何阴影区内传播的现象。光在衍射后产生的明暗相间的条纹或光环叫衍射图样，包括：单缝衍射、圆孔衍射、圆板衍射及泊松亮斑等。 根据观察方式的不同，通常把光的衍射现象分为两种类型。一种是光源和观察屏（或二者之一）距离衍射孔（或缝、丝）的长度有限，或者说入射波和衍射波都是球面波，这种衍射称为菲涅耳衍射，或近场衍射。另一种是光源和观察屏距离衍射孔（或缝、丝）均为无限远或相当于无限远，这时入射波和衍射波都可看作是平面波，这种衍射称为夫琅禾费衍射，或远场衍射。实际上，夫琅禾费衍射是菲涅耳衍射的极限情形。 观察和研究光的衍射不仅有助于进一步加深对光的波动理论和惠更斯—菲涅耳原理的理解，同时还有助于进一步学习近代光学实验技术，如光谱分析、晶体结构分析、全息照相、光信息处理等。衍射使光强在空间重新分布，本实验利用硅光电池等光电器件测量光强的相对分布，是一种常用的光强分布测量方法。【实验目的】 1. 观察单缝衍射现象，加深对波的衍射理论的理解。 2. 测量单缝衍射的相对光强分布，掌握其分布规律。 3. 学会利用衍射法测量微小量的思想和方法。 4. 加深对光的波动理论和惠更斯—菲涅耳原理的理解。 【实验原理】 1. 单缝衍射的光强分布 光线在传播过程中遇到障碍物，如不透明物体的边缘、小孔、细线、狭缝等时，一部分光会传播到几何阴影中去，产生衍射现象。如果障碍物的尺寸与波长

相近，那么，这样的衍射现象就比较容易观察到。 散射角极小的激光器产生激光束，通过一条很细的狭缝（0.1～0.3mm 宽），在狭缝后大于0.5m 的地方放上观察屏，就可看到衍射条纹。由于激光束的方向性很强，可视为平行光束，因此观察到衍射条纹实际上就是夫琅禾费衍射条纹，如图1所示。 光照射在单缝上时，根据惠更斯—菲涅耳原理：把波阵面上的各点都看成子波波源，衍射时波场中各点的强度由各子波在该点相干叠加决定。即就是说单缝上每一点都可看成是向各个方向发射球面子波的新波源，由于子波迭加的结果，在屏上可以得到一组平行于单缝的明暗相间的条纹。 图1中宽度为d 的单缝产生的夫琅禾费衍射图样，其衍射光路图满足近似条件： d D >> D x ≈ ≈θθsin 产生暗条纹的条件是： λθk d =sin （k=±1，±2，±3，…） (1) 暗条纹的中心位置为： d D K x λ = (2) 两相邻暗纹之间的中心是明纹中心； 由理论计算可得，垂直入射于单缝平面的平行光经单缝衍射后光强分布的规律为 22 s i n ββ I I = （3） d 是狭缝宽，λ是波长，D 是单缝位置到光电池位置的距离，x 是从衍射条纹的中心位置到测量点之间的距离，其光强分布如图2所示。 d θ D x 屏 亮 暗 图1

干红葡萄酒酿造实验报告

开放性实验报告干红葡萄酒的酿造 专业： 班级： 学号： 姓名： 2016年 11 月 12 日

学习葡萄酒的酿造原理，掌握干红葡萄酒的酿制工艺 二实验原理 葡萄酒+果糖→酒精+CO2(条件：人工酵母或天然酵母)（酒精发酵） 高级醇+脂肪酸+挥发酸+酯类（陈酿） 色素+单宁+有机酸+果香物质+无机盐（葡萄酒原料） 三实验材料和仪器设备 （1）材料：新鲜葡萄、活性酵母、果胶酶、偏重亚硫酸钾、白砂糖、纱布、明胶； （2）仪器设备：分柄天平、烧杯、量筒、玻璃棒、称量纸、水浴锅、温度计、比重计、3L发酵瓶、纱布袋、漏斗、干净瓶子。 四实验操作步骤 （1）清洗容器或仪器，冷开水清洗。 （2）分选和清洗葡萄：剔除生的，有破损的，发霉的果实。清洗过后的葡萄自然晾干（为节约时间也可以用吹风机冷风吹干） （3）手工去梗，将葡萄的蒂部微微捏破，直接放入发酵瓶中。 （4）装瓶:装量不超过容量的75%，同时加入克的偏重亚硫酸钾搅匀，并加入克果胶酶，搅匀。 （5）酵母复水活化：称取7克冰糖溶解于少量冷开水定容100ml，加入2克酵母，混匀，放置于水浴锅30℃静置3小时活化，每10分钟搅拌一次，活化结束后直接加入葡萄醪中发酵。 （6）酒精发酵：酵母菌活化结束后取15ml加入发酵罐搅匀，当有酒帽形式时，加入25克白砂糖，每天测量一次比重、温度，并定期挥帽。 （7）当比重降至—时，酒精发酵结束。使用纱布袋与漏斗过滤皮渣，酒液用干净的瓶子装瓶，满瓶。 （8）陈酿：在装入干净的瓶子的同时加入克偏重亚硫酸钾摇匀，在适宜的温度下放置。

1 整理干红葡萄酒发酵实验过程中，每天测量发酵温度和比重的结果，作出发酵 第二天葡萄酒温度较高，可能是受室温影响，总的来看，发酵较为正常。 2整理葡萄酒酿造过程中的相片，从气泡产生的多少、葡萄皮的浮沉、葡萄汁和葡萄籽的位置等参数的变化进行描述。 气泡由一开始的无气泡，到后来发酵搅拌时产生气泡。 葡萄皮由一开始挤入时的分布不均，到最后的悬浮在上层。 葡萄汁由一开始的堆积在下层，到最后的中层，位于沉淀之上。

单缝衍射实验讲义

光的衍射实验 实 验 说 明 书 北京方式科技有限责任公司

光的衍射实验 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．观察双缝衍射和单缝衍射之间的异同，并测定其光强分布，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。 【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四种。 1．焦面接收装置（以单缝衍射为例来说明，下同） 把点光源S放在凸透镜L1的前焦点上，在凸透镜L2的后焦面上接收衍射场（图1） 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：①光源 离狭缝很远，即 λ42 a R>>，其中R为光源到狭缝的距离，a为狭缝的宽度；②接收屏离狭缝足够远，

即λ42a Z >>，Z 为狭缝与接收屏的距离。（至于观察点P ，在λ 42 a Z >>的条件下，只要要求P 满足傍 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。 如图1所示，从光源S 出发经透镜L 1形成的平行光束垂直照射到缝宽为a 的狭缝D 上，根据惠更斯－菲涅耳原理，狭缝上各点都可看成是发射子波的新 波源，子波在L 2的后焦面上叠加形成一组明暗相间的条纹，中央条纹最亮亦最宽。 （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 1。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（即满足远场条件），则透镜L 2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 ，a 约等于8?10-3cm 时，便可以得到比较满意的衍射花样。 图3中，设屏幕上P 0（P 0位于光轴上）处是中央亮条纹的中心，其光强为I 0，屏幕上与光轴成θ角（θ在光轴上方为正，下方为负）的P θ处的光强为I θ,则理论计算得出： 2 20 sin β β θI I = （1） 其中 λ θ πβs i n a = 式中θ为衍射角，λ为单色光的波长，a 为狭缝宽度，由式（1）可以得到： （1） 当0=β即（0=θ）时，0I I =θ，光强最大，称为中央主极大。在其他条件不变的情况下， 此光强最大值I 0与狭缝宽度a 的平方成正比。

化工原理实验指导书

化工原理实验指导书 目录

实验一流体流淌阻力的测定 (1) 实验二离心泵特性曲线的测定 (5) 实验三传热系数测定实验 (7) 实验四筛板式精馏塔的操作及塔板效率测定 (9) 实验五填料塔吸取实验 (12) 演示实验柏努利方程实验 (14) 雷诺实验 (16) 实验一流体流淌阻力的测定 一、实验目的

1、了解流体在管道内摩擦阻力的测定方法； 2、确定摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系。 二、差不多原理 由于流体具有粘性，在管内流淌时必须克服内摩擦力。当流体呈湍流流淌时，质点间不断相互碰撞，引起质点间动量交换，从而产生了湍动阻力，消耗了流体能量。流体的粘性和流体的涡流产生了流体流淌的阻力。在被侧直管段的两取压口之间列出柏努力方程式，可得： ΔP f =ΔP L —两侧压点间直管长度(m) d —直管内径(m) λ—摩擦阻力系数 u —流体流速（m/s ） ΔP f —直管阻力引起的压降（N/m 2 ） μ—流体粘度（Pa.s ） ρ—流体密度（kg/m 3 ） 本实验在管壁粗糙度、管长、管径、一定的条件下用水做实验，改变水流量，测得一系列流量下的ΔP f 值，将已知尺寸和所测数据代入各式，分不求出λ和Re ，在双对数坐标纸上绘出λ～Re 曲线 。 三、实验装置简要讲明 水泵将储水糟中的水抽出，送入实验系统，第一经玻璃转子流量计测量流量，然后送入被测直管段测量流体流淌的阻力，经回流管流回储水槽，水循环使用。 被测直管段流体流淌阻力△P 可依照其数值大小分不采纳变压器或空气—水倒置U 型管来测量。 四、实验步骤: 1、向储水槽内注蒸馏水,直到水满为止。 2、大流量状态下的压差测量系统,应先接电预热10-15分钟,观擦数字外表的初始值并记录后方可启动泵做实验。 3、检查导压系统内有无气泡存在.当流量为0时打开B1、B2两阀门，若空气－水倒置U 型管内两液柱的高度差不为0，则讲明系统内有气泡存在,需要排净气泡方可测取数据。 排气方法：将流量调至较大，排除导压管内的气泡，直至排净为止。 4、测取数据的顺序可从大流量至小流量，反之也可，一样测15～20组数，建议当流量读数小于300L/h 时，用空气—水倒置U 型管测压差ΔP 。 5、待数据测量完毕，关闭流量调剂阀，切断电源。 五、使用实验设备应注意的事项： 2 2u d L P h f f ?=?= λ ρ 2 2u P L d f ??= ρλμ ρ du = Re

实验一夫琅和费单缝衍射实验

实验一 夫琅和费单缝衍射实验 1实验目的 1）观察单缝夫琅和费衍射现象，加深对夫琅和费衍射理论的理解。； 2）会用光电元件测量单缝夫琅和费衍射的相对光强分布，掌握单缝夫琅和费衍射图样的特点及规律； 3）探讨利用夫琅和费单缝衍射规律对狭缝缝宽等参数进行测量。 2实验仪器 1）GDS-Ⅱ型光电综合实验平台主机； 2） 650nm波长半导体激光光源； 3）可调宽度的狭缝； 4）50mm焦距的凸透镜； 5）二维调整架； 6）通用磁性表座； 7）接收屏； 8）衰减片； 9）硅光电池及A/D转换装置、CCD 3实验原理 光束通过被测物体传播时将产生“衍射”现象，在屏幕上形成光强有规则分布的光斑。这些光斑条纹称为衍射图样。衍射图样和衍射物（即障碍物或孔）的尺寸以及光学系统的参数有关，因此根据衍射图样及其变化就可确定衍射物（被测物）的尺寸。 按光源、衍射物和观察衍射条纹的屏幕三者之间的位置可以将光的衍射现象分为两类：菲涅耳衍射（有限距离处的衍射）；夫琅和费衍射（无限远距离处的衍射）。若入射光和衍射光都是平行光束，就好似光源和观察屏到衍射物的距离为无限远，产生夫琅和费衍射。由于夫琅和费衍射的理论分析较为简单，所以先论夫琅和费衍射。 半导体激光器发出相当于平行单色光的光束垂直照射到宽度为b的狭缝AB，经透镜在其焦平面处的屏幕上形成夫琅和费衍射图样。若衍射角为?的一束平行光经透镜后聚焦在屏幕上P点，如图4.9-1所示，图中AC垂直BC，因此衍射角为?的光线从狭缝A、B两边到达P点的光程差，即它们的两条边缘光线之间的光程差为 ? BC=（1） b sin p点干涉条纹的亮暗由BC值决定，用数学式表示如下：

单缝衍射实验报告

单缝衍射实验报告 篇一：北邮单逢衍射实验报告 电磁场与电磁波测量实验 实验报告 学院：电子工程学院班级：20XX211204指导老师：李莉 20XX年3月 实验二单缝衍射实验 一、实验目的 掌握电磁波的单缝衍射时衍射角对衍射波强度的影响 二、预习内容 电磁波单缝衍射现象 三、实验设备 s426型分光仪 四、实验原理 图1单缝衍射原理 当一平面波入射到一宽度和波长可比拟的狭缝时，就要发生衍射的现象。在缝后面出现的衍射波强度并不是均匀的，中央最强，同时也最宽。在中央的两侧衍射波强度迅速减小，直至出现衍射波强度的最小值，即一级极小，此时衍射角为??sin -1

? 其中?是波长，?? 是狭缝宽度。两者取同一长度单位，然后，随着衍射角增大，衍射波强度又逐渐增大，直至出现一级极大值，角度为：??sin? -1 ?3?? ??（如图所示）2??? 图2单缝衍射实验仪器的布置 仪器连接时，预先接需要调整单缝衍射板的缝宽，当该板放到支座上时，应使狭缝平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致，此刻线应与工作平台上的90刻度的一对线一致。转动小平台使固定臂的指针在小平台的180处，此时小平台的0就是狭缝平面的法线方向。这时调整信号电平使表头指示接近满度。然后从衍射角0开始，在单缝的两侧使衍射角每改变10，读取一次表头读数，并记录下来，这时就可画出单缝衍射强度与衍射角的关系曲线，并根据微波波长和缝宽算出一级极小和一级极大的衍射角，并与实验曲线上求得的一级极小和极大的衍射角进行比较。 五、实验报告 记录实验测得数据，画出单缝衍射强度与衍射角的关系曲线，根据微波波长和缝宽算出一级极小和一级极大的衍射角，与实验曲线上求得的一级极小和极大的衍射角进行比较。 （a）整理以上数据表格，标注一级极大、一级极小对应的角度值；

2014化工原理实验复习提纲(下册)：

第一部分 实验基础知识 1、 如何读取实验数据 2、 如何写实验报告 3、 数据处理 一、实验数据的误差分析 1. 真值 2、平均值及其种类 3、误差的分类 4、精密度和精确度 5、实验数据的记数法和有效数字 错误认识：小数点后面的数字越多就越正确，或者运算结果保留位数越多越准确。 二、实验数据处理 实验数据中各变量的关系可表示为列表式，图示式和函数式。 第二部分 实验内容 a log log log log ln ln ln ln ln 1212=--+=?=+=?=截矩直线的斜率＝真值，双对数坐标半对数坐标x x y y x b a y ax y bx a y ae y b bx Θ

每个实验的原理、操作方法、仪表的使用、实验记录、数据处理、思考题 一、精馏实验： 物系、实验原理、流程图、数据处理（用公式表示）、思考题 1)测定指定条件下的全塔效率或等板高度 2)操作中可调节可控制的量 3)物料浓度的测定方法 4)操作步骤，先全回流，再确定一定回流比操作，为什么 5)实验中出现异常现象（液泛，无回流），如何判断？如何处理？ 6)进料状态对精馏塔的操作有何影响？确定q线需要测定哪几个 量？查取进料液的汽化潜热时定性温度应取何值？ 7)什么是全回流？全回流操作的标志有哪些？在生产中有什么实际 意义？ 8)其他条件都不变，只改变回流比，对塔性能会产生什么影响？ 9)进料板位置是否可以任意选择，它对塔的性能有何影响？ 10)为什么酒精蒸馏采用常压操作而不采用加压蒸馏或真空蒸馏？ 11)将本塔适当加高，是否可以得到无水酒精？为什么？ 12)影响精馏塔操作稳定的因素有哪些？如何确定精馏塔操作已达 稳定？本实验装置能否精馏出98%（质量）以上的酒精？为什么？ 13)各转子流量计测定的介质及测量条件与标定时的状态不同，应如 何校正？

单缝衍射的实验观测和研究

单缝衍射的实验观测和研究 一、实验目的 观测单缝衍射现象，研究激光通过单缝形成的衍射图样的光强分布和规律。 二、实验内容 1、夫琅和费单缝衍射的观察与测量 2、改变缝宽，测量光强随位置变化的曲线图 3、实验数据处理 三、实验原理 用散射角极小准直性很好的激光做光源，照在一个宽度可调的竖直单缝上，在离狭缝较远的距离放置一接收屏，转动手轮收缩缝宽可以在屏上观察到一组衍射图样，从（a ）到（d ）对应狭缝的宽度由大到小收缩变化，中心亮条纹由小到大向左右两侧水平展开，同时出现一系列明暗相间的结构，（如图14-1所示），它实际上就是夫琅和费衍射条纹。 当光通过一狭缝时会产生衍射光，衍射图样中的极小值对应的角度由下式给出： ,...) 3,2,1(sin ==m m a λ θ（14-1） 这里a 表示缝宽，θ表示图样中心到第m 级极小间的夹角，λ表示光的波长，m 表示级次见图14-2所示。通常因为衍射角度较小，可以假设：θθtan sin ≈，根据三角关系有： D y = θtan （14-2） 图14-2 实验观察到的单缝衍射的光强分布图 图14-1 不同宽度单缝的衍射图样

,...) 3,2,1(== m y D m a λ（14-3） 这里a 为狭缝宽度，m 为衍射级次，y 表示衍射中心到第m 级极小间的距离，D 表示从狭缝到光电传感器的距离，单缝衍射的如图所示。其光强分布的理论公式为： 2 20 sin u u I I =（14-4） 其中 λ θπsin a u = 式中a 为单缝的宽度，λ为光的波长，θ为衍射角，0 I 为正入射（即θ＝0）时的入射光强， 2 2sin u u 被称为单缝衍射因子，表征衍射光场内任一点相对光强（即0 I I ）的强弱。 四、注意事项 1、不要用肉眼直视激光器输出光，防止造成伤害。 2、仪器放置处不可长时间受阳光照射。 3、激光器发出的光束应平行于工作平台的工作面。 4、光束应通过放入光路中的部件的中心，保证光束垂直入射到接收器上。 5、注意，在插拔线时，先关掉电源开关。 五、实验步骤 1、夫琅和费单缝衍射的观察与测量 选用半导体激光器、单缝模板、接收屏、二维手动扫描平台、光电传感器和光电转换器以及光具座组装测量装置，调节半导体激光器、可调狭缝、接收屏和光电传感器之间的位置，接通激光器电源，调节光路，使测量系统等高和共轴。选择狭缝调到某一宽度，从接收屏上观测到清晰的单缝衍射图样后，从光学导轨上取下接收屏，调节手动扫描平台，使衍射光斑照在光电传感器前的入射狭缝上。光电转换器的输出端接光功率计，接通电源和开关。 选择合适的入射光孔和光电传感器的放大倍数，确保在最小光强和最大光强处测得的信号强度不出现饱和现象，以便测得完好的衍射图象。一般光电转换器的输出电压不超过6V 。 单缝板中的细缝不要人为损坏，弄脏后需用酒精棉小心檫洗。 用卷尺多次测量狭缝到光电传感器的距离，计算其平均值D 。 调节手动扫描平台，使光学传感器处于适当的位置（一般在衍射级次m ≥5）；然后通过扫描平台侧面的手轮缓慢调节光电传感器的水平位置，进行实时测量，使衍射斑光强的极大值依次通过光传感器，测量的相对光强从万用表中读出，每移动0.1或0.2mm 记录一次数据，数据记录在表格14-1中。把水平位移值作为x 轴，相对光强作为y 轴，作出光强随位置变化的曲线图。 2、改变缝宽，测量光强随位置变化的曲线图 （1）观测不同缝宽时，衍射光强分布的特点与规律。 （2）计算各种缝宽时，各衍射级次的相对光强。

单缝衍射光强分布实验报告.doc

单缝衍射光强分布 【实验目的】 1.定性观察单缝衍射现象和其特点。 2.学会用光电元件测量单缝衍射光强分布，并且绘制曲线。 【实验仪器】 【实验原理】 光波遇到障碍时，波前受到限制 而进入障碍后方的阴影区，称为衍 射。衍射分为两类：一类是中场衍 射，指光源与观察屏据衍射物为有 限远时产生的衍射，称菲涅尔衍射； 一类是远场衍射，指光源与接收屏距衍射物相当于无限远时所产生的衍射，叫夫琅禾费衍射，它就是平行光通过障碍的衍射。 夫琅禾费单缝衍射光强I =I 0 (sin β)2β2;其中β=πa sin θλ；a 为缝宽， θ为衍射角，λ为入射光波长。 上图中θ为衍射角，a 为缝宽。 仪器名称 光学导轨 激光器 接收器 数字式检流计 衍射板 型号

【实验内容】 （一）定性观察衍射现象 1.按激光器、衍射板、接收器（屏）的顺序在光节学导轨上放置仪器，调节光路，保证等高共轴。衍射板与接收器的间距不小于1m。 2.观察不同形状衍射物的衍射图样，记录其特点。 （二）测量单缝衍射光强分布曲线 1.选择一个单缝，记录缝宽，测量-2到+2级条纹的光强分布。要求至少测30个数据点。 2.测量缝到屏的距离L。 3.以sinθ为横坐标，I/I0为纵坐标绘制曲线，在同一张图中绘出理论曲线，做比较。 【实验步骤】 1.摆好实验仪器，布置光路如下图 顺序为激光器—狭缝—接收器—数字检流计，其中狭缝与出光口

的距离不大于10cm，狭缝与接收器的距离不小于1m。 2.调节激光器水平，即可拿一张纸片，对准接收器的中心，记下位置，然后打开激光器，沿导轨移动纸片，使激光器的光点一直打纸片所记位置，即光线打过来的高度要一致。 3.再调节各光学元件等高共轴，先粗调，即用眼睛观察，使得各个元件等高；再细调，用尺子量取它们的高度(狭缝的高度，激光器出光口的高度，接收器的中心)，调节升降旋钮使其等高，随后用一纸片，接到光源发出的光，以其上的光斑位置作为参照，依次移动到各个元件前，调节他们的左右(即调节接收器底座的平移螺杆，狭缝底座的平移螺杆)高低，使光线恰好垂直照到元件的中心。 4.调节狭缝宽度，使光束穿过，可见衍射条纹，调节宽度，使条纹中心亮纹的宽度约为5mm，且使得条纹最亮，而数字检流计的读数最大，经过上述调节后，上述任何一个旋钮的改变都会使读数变小。 5.测量光强，先遮住接收器的光探头，选择合适的档位，并对读数进行调零，(若不能调零，则记下该处误差，在得到实验数据后减去)，若在测量过程中需要换挡，则换挡需要调零。调节接收器底座的平移螺杆，观察检流计的读数，能够观察到第三暗纹的出现，单方向转动手轮，沿x方向每次转动，从左侧第三级暗条纹一直测到右边第三级暗纹，记录光电流大小和坐标位置。 6.记录缝宽和测量缝到光探头的距离。 【注意事项】