大学物理实验——单缝衍射实验

本文介绍了单缝衍射实验的目的、原理,包括使用光电元件测量光强分布和计算单缝宽度的过程。实验中详细描述了数据记录和处理,以及对单缝衍射现象的特点、激光光源的优势和菲涅耳/夫琅禾费衍射的区分。结论强调了衍射现象的波性质和光强分布规律。

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一、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。

3.计算衍射单缝的宽度。

二、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。

三、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。

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

  • 数据记录

x/mm

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

读数l/mw

0.013

0.010

0.006

0.002

0.002

0.006

0.015

0.023

x/mm

4.000

4.500

5.000

5.500

6.000

6.500

7.000

7.500

读数l/mw

0.026

0.022

0.013

0.001

0.011

0.031

0.054

0.070

x/mm

8.000

8.500

9.000

9.500

10.000

10.500

11.000

11.500

读数l/mw

0.068

0.046

0.016

0.001

0.033

0.138

0.331

0.598

x/mm

12.000

12.500

13.000

13.500

14.000

14.500

15.000

15.500

读数l/mw

0.905

1.194

1.408

1.500

1.447

1.263

0.989

0.681

x/mm

16.000

16.500

17.000

17.500

18.000

18.500

19.000

19.500

读数l/mw

0.398

0.183

0.053

0.004

0.009

0.038

0.064

0.072

x/mm

20.000

20.500

21.000

21.500

22.000

22.500

23.000

23.500

读数l/mw

0.060

0.037

0.015

0.003

0.002

0.010

0.020

0.025

x/mm

24.000

24.500

25.000

25.500

26.000

26.500

27.000

27.500

读数l/mw

0.024

0.017

0.009

0.002

0.001

0.004

0.009

0.013

(二)计算和数据
1.已知光电探头接收口到测量架底座的距离为△f为6.00cm,单缝到光电探头接收口的距离为f=|L2-L1|+△f,则f为(单位:cm)=79.00cm

解:L2=92cm,L1=19.00cm,f=|L2-L1|+△f=|92.00-19.00|+6.00=79.00cm

2.

各级暗纹(i

±1级暗纹

±2级暗纹

±3级暗纹

距离/mm

16.000-8.000=8.000

22.500-6.000=16.500

26.500-2.000=24.500

单缝宽度

0.1249mm

0.1212mm

0.1229mm

单缝宽度计算公式:单缝宽度=2*i*f*λ/x

故:±1级:单缝宽度=2*1*790*0.0006328/80.1249mm

±2级:单缝宽度=2*2*790*0.0006328/80.1212mm

±3级:单缝宽度=2*3*790*0.0006328/80.1224mm

单缝宽度d=0.1249+0.1212+0.1224)≈0.1229mm

六、实验总结(提示:分析讨论和实验结论应分开写)
分析讨论:

1.什么是菲涅耳衍射?什么是夫琅禾费衍射?

答:菲涅耳衍射和夫琅禾费衍射的区别当衍射屏孔径上的次级点光源与接收屏幕上某点的距离满足傍轴近似(菲涅耳近似)时,这种衍射为菲涅耳衍射;当衍射屏孔径上的次级点光源与接收屏幕上某点的距离在满足傍轴近似(菲涅耳近似)的基础上,还满足远场近似(夫琅禾费)时,这种衍射为夫琅禾费衍射.通俗点来说:当光源和接收屏幕距离衍射屏有限远,这种衍射为菲涅耳衍射;当光源和接收屏幕都距离衍射屏无穷远,这种衍射为夫琅禾费衍射.

2.与普通光源相比,激光有什么优点?

答:与普通光源相比,激光光源具有单色性好、亮度高、方向性强和相干性强等特点。

3.单缝衍射条纹有什么特点?

答:1.条纹间距:缝宽越小,条纹间距越大;反之,缝宽越大,条纹间距越小。

2.光强分布:中央位置亮度最强,两侧则依次变暗,且亮度的变化呈现渐缓变化规律。

3.条纹数量:总的条纹数量与光源的波长和缝宽有关,并遵循着一定的曲率限制,一般可以通过米氏公式进行计算。

4.条纹形状:条纹呈现出明显的弯曲形态,而曲率半径与观察屏和缝的距离以及光源的波长有关。

实验结论:

  1. 尺寸越小,衍射现象越明显。图像特点:明暗相间,间距不等,中间最宽的亮纹,越往两边越窄,中间最亮,越往两边越暗。
  2. 小孔越小,衍射越明显。图像特点:圆环状,明暗相间,间距不等,中间最亮,越往外越暗。中间最宽,越往外越窄。
  3. 衍射现象证明光是一种波。
  4. 通过本次实验,我们定性的观察到了单缝衍射现象,了解了条纹的分布特点,学会了用光电元件测量单缝衍射光强分布,并且绘制出了其分布曲线。各级最大值光强不相同,中央最大值的光强最大,其他各级条纹的最大值都远小于中央明条纹最大值的光强,并且随着级数的增加瞬间减少,第一级的最大值要远远小于中央明条纹的最大值。
<think>好的,我现在需要帮助用户解决如何构建一个基于SpringBoot后端、Element UI和Vue2前端的问答网站,并集成DeepSeek API的问题。首先,我需要理清用户的需求,然后结合提供的引用内容来给出合适的建议。 用户提到的技术栈是SpringBoot后端,Vue2前端搭配Element UI,并且要对接DeepSeek API。我需要确保各个部分的整合方式正确。根据引用[1],SpringBoot的结构分为三个主要部分,所以后端项目的结构应该按照这个来组织。同时,引用[2]和[3]提到Vue3和Element Plus,但用户使用的是Vue2和Element UI,需要注意版本差异,可能需要调整组件使用方式。 接下来,分阶段考虑项目构建: 1. **项目规划**:用户需要分阶段分模块开发,如引用[1]所述。可能需要将项目分为用户界面模块、API对接模块、数据处理模块等。 2. **后端开发**:使用SpringBoot创建RESTful API。需要处理与DeepSeek API的通信,这里可能需要使用Spring的RestTemplate或者WebClient。引用[1]提到Spring Boot使用application.properties或.yaml配置文件,所以需要配置DeepSeek的API密钥和相关参数。 3. **前端开发**:Vue2搭配Element UI构建界面。引用[4]中的分页数据渲染方法可以应用到问题列表的展示上,使用@current-change事件处理分页。需要设计问答界面,输入框和消息展示区域,可能类似引用[3]中的数学公式渲染和打字机效果,但需要适配Vue2。 4. **API对接**:在SpringBoot后端中创建服务类,调用DeepSeek API。需要处理请求和响应,可能涉及JSON数据的解析和转发。安全性方面,确保API密钥不在前端暴露,所有调用通过后端进行。 5. **前后端联调**:确保前端发送请求到后端,后端处理后调用DeepSeek API,返回结果给前端。前端处理响应,可能需要实现打字机效果,这可以通过Vue的定时器逐步显示文本。 6. **测试与部署**:分模块测试,如引用[1]提到的黑盒白盒测试。部署时,前端打包静态文件,后端打包为JAR运行。 在思考过程中,需要注意Vue2和Element UI的具体实现细节,比如组件使用方式与Vue3的不同。例如,Element UI的分页组件使用方式可能与Element Plus不同,需要参考正确的文档。同时,打字机效果在Vue2中可以通过方法逐步更新文本内容来实现。 可能遇到的问题包括跨域请求,需要在SpringBoot后端配置CORS;DeepSeek API的响应处理,确保错误处理和数据解析正确;前端状态管理,可能需要使用Vuex来管理会话和消息历史。 最后,确保所有引用内容正确应用,比如配置文件的设置、分页处理、API调用封装等,都要参考提供的引用信息中的方法,同时调整到适合Vue2和SpringBoot的环境。</think>以下是构建基于SpringBoot和Vue2的问答网站的实现方案: ### 一、系统架构设计 采用前后端分离模式,通过RESTful API通信。前端使用Vue2+Element UI,后端使用Spring Boot 2.x,通过Nginx实现跨域访问[^1][^2]。 $$系统架构图:$$ $$[ 浏览器 ] \leftrightarrow [Vue2+ElementUI] \xleftrightarrow{Axios} [SpringBoot] \leftrightarrow [DeepSeek API ]$$ ### 二、后端实现(SpringBoot) 1. **项目结构** ```bash src/ ├── main/ │ ├── java/ │ │ └── com/deepseek/ │ │ ├── controller/ # API控制器 │ │ ├── service/ # DeepSeek接口封装 │ │ └── config/ # 跨域配置 ├── resources/ │ └── application.yml # API密钥配置 ``` 2. **关键配置(application.yml)** ```yaml deepseek: api: url: https://api.deepseek.com/v1/chat/completions key: ${DEEPSEEK_API_KEY} ``` 3. **API接口实现** ```java @RestController @RequestMapping("/api/chat") public class ChatController { @Autowired private DeepSeekService deepSeekService; @PostMapping public ResponseEntity<ChatResponse> chat(@RequestBody ChatRequest request) { return ResponseEntity.ok(deepSeekService.getResponse(request)); } } ``` ### 三、前端实现(Vue2+Element UI) 1. **项目结构** ```bash src/ ├── components/ │ └── ChatWindow.vue # 核心聊天组件 ├── utils/ │ └── api.js # Axios请求封装 ``` 2. **聊天界面核心代码** ```vue <template> <el-container class="chat-container"> <el-main> <div v-for="(msg, index) in messages" :key="index"> <el-alert :type="msg.role === 'user' ? 'info' : 'success'"> {{ msg.content }} </el-alert> </div> </el-main> <el-footer> <el-input v-model="inputText" @keyup.enter.native="sendMessage"> <el-button slot="append" @click="sendMessage">发送</el-button> </el-input> </el-footer> </el-container> </template> ``` 3. **API请求封装(api.js)** ```javascript import axios from 'axios'; export const chatAPI = (message) => { return axios.post('/api/chat', { messages: [{ role: "user", content: message }], temperature: 0.7 }); } ``` ### 四、DeepSeek API集成 在后端服务层实现流式响应处理: ```java @Service public class DeepSeekServiceImpl implements DeepSeekService { @Value("${deepseek.api.url}") private String apiUrl; @Value("${deepseek.api.key}") private String apiKey; public ChatResponse getResponse(ChatRequest request) { HttpHeaders headers = new HttpHeaders(); headers.setBearerAuth(apiKey); headers.setContentType(MediaType.APPLICATION_JSON); return restTemplate.exchange( apiUrl, HttpMethod.POST, new HttpEntity<>(buildRequestBody(request), headers), ChatResponse.class ).getBody(); } } ``` ### 五、关键功能实现 1. **打字机效果**:通过WebSocket或SSE实现流式响应,使用Vue的`setInterval`逐步更新内容[^3] 2. **历史记录**:使用Vuex进行状态管理 3. **分页处理**:Element UI分页组件配合`@current-change`事件[^4] ### 六、部署流程 1. 前端打包:`npm run build` 2. 后端打包:`mvn clean package` 3. 使用Nginx配置反向代理: ```nginx location /api { proxy_pass http://localhost:8080; } location / { root /path/to/dist; try_files $uri $uri/ /index.html; } ```
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