光の回折

1. 光の回折 B-0４ ６０１４　　　　山崎　祥治 L ６０１２　　　　神谷　昌宏 P ６０１８　　　　萩原　夕美子 A ６０２０　　　　中澤　綾香 ６０１６　　　　野澤　輝久 D

2. 目的 • レーザー光を用いて、種々の回折物体による光の回折や干渉現象を観察する。 • 単スリットのスリット幅、複スリット間隔および回折格子の格子定数を求める。

3. 平行光 スリット 原理 • 波長λの平行光が、幅ａの単スリットに入射したとする。aがλに比べて十分小さい場合，回折光は ，スリット後方のあらゆる方向へ広がっていく（図１）。 図１

4. θ スリット スクリーン 図2 • aが大きくなると，スリットの各点から回折した光が互いに干渉しスリット後方に明暗の分布（干渉縞）ができる（図２）。 a

5. 単スリットを間隔をおいて２本平行に並べたものを複スリットと呼ぶ。各スリットからの回折光が互いに干渉し合い，単スリットの場合とは異なる干渉縞が生じる。n番目の明線をn次光と呼ぶ。 • 等間隔に付けた線を,スリットとして用いるようにしたものを回折格子と呼ぶ 。n番目の明線をn次光と呼ぶ。 • ピンホールでは単スリットの場合と同様、にピンホールの後方に同心円の明暗が現れる。

6. X L 実験方法 レーザー光源 回折物体 スクリーン • 単スリットによる回折 幅aをいずれに固定し、明線あるいは暗線は回折角θを、中心から近い順に数個測定し、表にまとめる。 図３

7. 復スリットによる回折 明暗間隔 ｄ を大きい方に固定し、明線あるいは暗線（細かい縞模様を対象とする）の回折角θを、中心から近い順に数個測定し、表にまとめる。 • 回折格子による回折 どこまで高い次数の明線まで確認できるか調べる。明線の回折角θを測定し、表にまとめる。 • ピンホールによる回折 　いずれか1個のピンホールを用い、最も直径の小さい暗輪の回折角θを測る。

8. 実験結果 L＝2.0(m) λ＝6.33×10⁻⁷(m) ＜単スリットによる回折＞ aの平均値　1.3×10⁻⁴ ＜複スリットによる回折＞ dのの平均値 4.16×10⁻⁴

9. ＜回折格子＞ dsinθ=nλ ＜ピンホールによる回折＞ sinθ=ｘ/L Dsinθ=1.22λ

10. 考察 • 既知の格子定数；1/200=0.005(mm)=5.0×10⁻⁶ 　 測定値；n=1 のとき 5.02×10⁻⁶(m) 相対誤差　　0.9％ n=2 のとき 4.96×10⁻⁶(m) 相対誤差　　1.008％ • nが小さいとき測定値に誤差が生じやすい。よってより高次のnの値において測定する必要がある。 • 光は回折物体のスリットが小さいほどスクリーンに大きく映し出される。より正確な数値を得るには、スリットを小さい物を選べばよい。