單縫衍射、雙縫干涉實驗

1、成績國際教育學(xué)院實驗報告（操作性實驗）課程名稱：電磁場與電磁波實驗題目：單縫衍射、雙縫干涉實驗指導(dǎo)教師：-班級：- 學(xué)號：-學(xué)生姓名：-一、實驗?zāi)康暮腿蝿?wù)觀察單縫衍射的現(xiàn)象。觀察雙縫干涉的現(xiàn)象。二、實驗儀器及器件分度轉(zhuǎn)臺1臺，喇叭天線1對，三厘米固態(tài)信號發(fā)生器1臺，晶體檢波器1個，可變衰減器1個，讀數(shù)機(jī)構(gòu)1個，微安表1個，單縫板和雙縫板各一塊。三、實驗內(nèi)容及原理1）單縫衍射實驗的原理 實驗的原理見圖1:當(dāng)一平面波入射到一寬度和波長可比擬的狹縫時，就要發(fā)生衍射的現(xiàn)象。在縫后面將出現(xiàn)的衍射波強(qiáng)度不是均勻的，中央最強(qiáng)，同時也最寬，在中央的兩側(cè)衍射波強(qiáng)度迅速減小，直至出現(xiàn)衍射波強(qiáng)度的最小值，即一級極小

2、，此時的衍射角為I '，其中？是波長,？是狹縫寬度。兩者取同一單位長度，然后,隨著衍射角增大，衍射波寬度又逐漸增大，直至一級極大值，角度為 屮=血7應(yīng)/GCV町匚2）雙縫干涉實驗的原理見圖2:當(dāng)一平面波垂直入射到一金屬板的兩條狹縫上時，則每一條狹縫就是次級波波源。由于兩縫發(fā)出的次級波是相干波，因此在金屬板背后面的空間中， 將產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。當(dāng)然，電磁波通過每個縫也有狹縫現(xiàn)象。因此實驗將是衍射和干涉兩者結(jié)合的結(jié)果。為了研究主要是由于來自雙縫的兩束中央衍射相互干涉的結(jié)果，令雙縫的縫寬？?接近？，例如：？?=32 mm, ?=40 mm,這時單縫的一級極小接近 53° 。因此，取較大

3、的?則干涉強(qiáng)度受單縫衍射影響大。= sin (k *)干涉加強(qiáng)的角度為：;,?=1,2,_ I 2 k + 1A甲=sin _ (-_s 干涉減弱的角度為2 u + b , ?=1,2,圖2雙縫衍射實驗圖1單縫衍射實驗四、實驗步驟單縫衍射實驗步驟1:根據(jù)圖3,連接儀器。調(diào)整單縫衍射板的縫寬。步驟2:把單縫板放在支座上，應(yīng)使狹縫平面與支座下面的小圓盤上的某一對刻度線相一致，此刻線應(yīng)與工作平臺上的 90°刻度的一對刻線對齊。步驟3:轉(zhuǎn)動小平臺，使固定臂的指針指在小平臺的 180°線處，此時小平臺的0°線 就是狹縫平面的法線方向。步驟4:調(diào)整信號電平，使活動臂上的微安表

4、示數(shù)接近滿度。從衍射角0。開始，在單縫的兩側(cè)，衍射角每改變1°，讀取微安表示數(shù)，并記錄下來。步驟5:畫出單縫衍射強(qiáng)度與衍射角的關(guān)系曲線。雙縫干涉實驗實驗步驟與單縫衍射實驗的一樣，但所用的是雙縫板而不是單縫板圖3單縫衍射實驗的儀器布置圖4單縫衍射實驗實物布置圖5雙縫衍射實驗實物布置五、實驗測試數(shù)據(jù)表格記錄表1單縫衍射實驗的數(shù)據(jù)記錄表衍射角？電流？衍射角？2電流22065065260-261457-458658-660853-8581055-10561260-12571456-14601650-16541854-18502053-20542256-22532454-24532650-26

5、502852-28503052-30553256-32583454-34573650-36523846-38484043-40464240-42444437-44404632-46324824-48235015-5016表2雙縫干涉實驗的數(shù)據(jù)記錄表衍射角？1電流？衍射角？2電流？046.2046.2240-247.7434.5-446.7632.3-642.2832.2-842.11033.7-1036.21234.2-1233.51434.2-1434.21636.7-1637.11839.2-1839.52043.2-2040.22249.6-2240.72451.8-24402656.2

6、-2641.62856.2-28433054.2-3047.83250.2-3251.23446.3-3446.53644.2-3641.93844.2-3837.84046.3-4034.44253.3-4231.74461.5-4436.54668.9-4642.54872.5-4842.55071.7-5042.1A ）。在上述表格1和2中，衍射角？?單位為度（°）,電流?的單位為微安六、實驗數(shù)據(jù)分析及處理將表1和表2的數(shù)據(jù)繪制成圖像，得到如下所示圖 6圖7：圖6單縫衍射實驗的數(shù)據(jù)曲線在單縫衍射實驗中，已知=3?mm， ?=40mm，因此可以得到：零級極小的衍射角為I * -1

7、 0 + 1屮 一 sin (4/町 一 23,6一級極大的衍射角為(P = sin 1 * 久/町=§3.1。在圖6的左半部，單縫衍射的零級極大在 25°附近；右半部，零級極大在24°附近。 而50°以后的數(shù)據(jù)本次實驗未測出，但可以觀察到在 50°衍射波的強(qiáng)度有衰減至零的趨勢, 與理論情況相符。在沒有時間限制的情況下，實驗應(yīng)當(dāng)盡量多測幾組數(shù)據(jù)。圖7雙縫干涉實驗的數(shù)據(jù)曲線在雙縫干涉實驗中，已知=32?mm, ?=50mm, ?=30mm，則有：I_ x 0 + 1 人W = sin (-)二 11*5干涉減弱發(fā)生的角度為2 a-b°_

8、! Am = sin (1) = 23.5干涉增強(qiáng)發(fā)生的角度為Q+力°圖7的左半部，雙縫干涉減弱發(fā)生在14附近，增強(qiáng)發(fā)生在28°附近；圖5的右半部，雙縫干涉減弱發(fā)生在12。附近，增強(qiáng)發(fā)生在25°附近?？梢?，實際情況與理論基本相近。而實驗數(shù)據(jù)中極大值和極小值的度數(shù)均比理論值稍大 一些，其可能原因有以下幾點：1、由于實驗對周圍環(huán)境要就較高，而實驗室人太多，導(dǎo)致反射過多，手臂的晃動對度數(shù)的大小都有影響，所以很可能對度數(shù)造成了誤差；2、 由于雙縫銜射板的度數(shù)不是很精確，調(diào)雙縫寬度的時候可能造成較大的誤差；3、儀器的喇叭天線有些松動，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動臂時可能因晃動而造成誤差。七、實驗結(jié)論與感悟(或討論)(總結(jié)實驗；對實驗的感受和領(lǐng)悟；以及對實驗中某些問題、現(xiàn)象、方法、數(shù)據(jù)、結(jié)果等等內(nèi)容的討論。）本實驗包括單縫衍射實驗和雙縫干涉實驗，通過這兩個實驗，我了解了該