单缝衍射实验[教学]

单缝衍射实验[教学]单缝衍射实验[教学] 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...

单缝衍射实验[教学] 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 φ a 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 ,,1φ,Sinmin,波强度的最小值，即一级极小，此时衍射角为，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: 3,,,,1φ,,Sinmax,,2,,, 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 0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。 00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 00后从衍射角0开始，在单缝的两侧使衍射角每改变2 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 0的两侧使衍射角每改变2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(打开电源; a2(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; 03(调整发射天线使其和接收天线对正。转动刻度盘使其180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线喇叭对正; 4(依次微调发射喇叭、衍射板、接收喇叭，使衍射强度分布的中央极大位于0?;调节发射和接收衰减器，使中央极大值的信号电平处 ,于80—90μΑ;在500的范围内转动接收天线，观察衍射强度分布，认为分布合理后开始测量。 05(将微波分光仪的活动臂转到衍射角为,52后开始读数，衍射角每改变2?读取一次微安表的读数并作好记录，一直读到衍射角为，52?。 ,6(作出单缝衍射的相对强度与衍射角的关系曲线(以衍射角为横 IP轴，电流值为纵轴)，确定出极大和极小衍射角的实验值。 1.5 结果分析 1.5.1.单缝衍射 (规定左侧的角度为负数,右侧为正数) ,a 单缝宽= 70 mm，微波波长=32mm ,2、由实验数据绘制I,曲线 3、从上面的曲线可以读出一级极小和一级极大值(度)，并同理论值进行比较左右理论值测量值理论值测量值一级极小值一级极大值 1.5.2单缝衍射 ,a单缝宽= 50 mm，微波波长=32mm ,2、由实验数据绘制I,曲线 3、从上面的曲线可以读出一级极小和一级极大值(度)，并同理论值进行比较左右理论值测量值理论值测量值一级极小值一级极大值 1.5.3单缝衍射 ,a单缝宽= 20 mm，微波波长=32mm ,2、由实验数据绘制I,曲线总结: 通过本次实验，使我对衍射理解有了新的认识，最重要的是对实验误差的分析有了新的理解，想要得到准确的实验数据，不只是规范的操作步骤，还应该有对实验误差的提前判断，从而避免干扰。

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