單縫衍射、雙縫干涉實(shí)驗(yàn)(共7頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上成績(jī)國(guó)際教育學(xué)院實(shí)驗(yàn)報(bào)告（操作性實(shí)驗(yàn)）課程名稱：電磁場(chǎng)與電磁波實(shí)驗(yàn)題目：?jiǎn)慰p衍射、雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 指導(dǎo)教師：-班級(jí)：- 學(xué)號(hào)：- 學(xué)生姓名：-1、 實(shí)驗(yàn)?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。2、 實(shí)驗(yàn)儀器及器件分度轉(zhuǎn)臺(tái)1臺(tái)，喇叭天線1對(duì)，三厘米固態(tài)信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)，晶體檢波器1個(gè)，可變衰減器1個(gè)，讀數(shù)機(jī)構(gòu)1個(gè)，微安表1個(gè)，單縫板和雙縫板各一塊。3、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及原理 1）單縫衍射實(shí)驗(yàn)的原理 實(shí)驗(yàn)的原理見(jiàn)圖1：當(dāng)一平面波入射到一寬度和波長(zhǎng)可比擬的狹縫時(shí)，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(shí)也最寬，在中央的兩側(cè)衍射波強(qiáng)度迅速減小，

2、直至出現(xiàn)衍射波強(qiáng)度的最小值，即一級(jí)極小，此時(shí)的衍射角為=sin-1(/a)，其中𝜆是波長(zhǎng)，𝑎是狹縫寬度。兩者取同一單位長(zhǎng)度，然后，隨著衍射角增大，衍射波寬度又逐漸增大，直至一級(jí)極大值，角度為=sin-1(32)(/a)。2）雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的原理見(jiàn)圖2：當(dāng)一平面波垂直入射到一金屬板的兩條狹縫上時(shí)，則每一條狹縫就是次級(jí)波波源。由于兩縫發(fā)出的次級(jí)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(guò)每個(gè)縫也有狹縫現(xiàn)象。因此實(shí)驗(yàn)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(lái)自雙縫的兩束中央衍射相互干涉的結(jié)果，令雙縫的縫寬 𝑎 接近

3、𝜆，例如：𝜆=32 mm，𝑎=40 mm，這時(shí)單縫的一級(jí)極小接近 53。因此，取較大的 𝑏則干涉強(qiáng)度受單縫衍射影響大。 干涉加強(qiáng)的角度為 =sin-1(ka+b), 𝑘=1,2, 干涉減弱的角度為 =sin-1(2k+12a+b), 𝑘=1,2, 圖1 單縫衍射實(shí)驗(yàn) 圖2 雙縫衍射實(shí)驗(yàn)4、 實(shí)驗(yàn)步驟單縫衍射實(shí)驗(yàn) 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(duì)刻度線相一致，此刻線應(yīng)與工作平臺(tái)上的 90 刻度的一對(duì)刻線對(duì)齊。 步驟3

4、：轉(zhuǎn)動(dòng)小平臺(tái)，使固定臂的指針指在小平臺(tái)的 180 線處，此時(shí)小平臺(tái)的 0 線就是狹縫平面的法線方向。 步驟4：調(diào)整信號(hào)電平，使活動(dòng)臂上的微安表示數(shù)接近滿度。從衍射角 0 開(kāi)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(lái)。 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(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)步驟與單縫衍射實(shí)驗(yàn)的一樣，但所用的是雙縫板而不是單縫板。 圖3 單縫衍射實(shí)驗(yàn)的儀器布置圖4 單縫衍射實(shí)驗(yàn)實(shí)物布置圖5 雙縫衍射實(shí)驗(yàn)實(shí)物布置5、 實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)表格記錄表1單縫衍射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表衍射角𝜑1電流𝜤衍射角𝜑2電流𝜤06506

5、5260-261457-458658-660853-8581055-10561260-12571456-14601650-16541854-18502053-20542256-22532454-24532650-26502852-28503052-30553256-32583454-34573650-36523846-38484043-40464240-42444437-44404632-46324824-48235015-5016表2雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表衍射角𝜑1電流𝜤衍射角𝜑2電流𝜤046.2046.2240-247.74

6、34.5-446.7632.3-642.2832.2-842.11033.7-1036.21234.2-1233.51434.2-1434.21636.7-1637.11839.2-1839.52043.2-2040.22249.6-2240.72451.8-24402656.2-2641.62856.2-28433054.2-3047.83250.2-3251.23446.3-3446.53644.2-3641.93844.2-3837.84046.3-4034.44253.3-4231.74461.5-4436.54668.9-4642.54872.5-4842.55071.7-5042.

7、1在上述表格1和2中，衍射角𝜑1單位為度（o），電流𝜤的單位為微安（）。6、 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)曲線在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，已知𝜆=32mm，𝑎=40mm，因此可以得到：零級(jí)極小的衍射角為=sin-1(0+12/a)=23.6一級(jí)極大的衍射角為=sin-1(1/a)=53.1在圖6的左半部，單縫衍射的零級(jí)極大在25附近；右半部，零級(jí)極大在24附近。而50以后的數(shù)據(jù)本次實(shí)驗(yàn)未測(cè)出，但可以觀察到在50衍射波的強(qiáng)度有衰減至零的趨勢(shì)，與理論情況相符。在沒(méi)有時(shí)間限制的情況下

8、，實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)盡量多測(cè)幾組數(shù)據(jù)。圖7 雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)曲線在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，已知𝜆=32mm，𝑎=50mm，𝑏=30mm，則有：干涉減弱發(fā)生的角度為=sin-1(0+12a+b)=11.5干涉增強(qiáng)發(fā)生的角度為=sin-1(1a+b)=23.5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?jiàn)，實(shí)際情況與理論基本相近。而實(shí)驗(yàn)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(diǎn): 1、由于實(shí)驗(yàn)對(duì)周圍環(huán)境要就較高，而實(shí)驗(yàn)室人太多，導(dǎo)致反射過(guò)多，手臂的晃動(dòng)對(duì)度數(shù)的大小都有影響，所以很可能對(duì)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(shí)候可能造成較大的誤差;3、儀器的喇叭天線有些松動(dòng)，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)臂時(shí)可能因晃動(dòng)而造成誤差。7、 實(shí)驗(yàn)結(jié)論與感悟（或討論）（總結(jié)實(shí)驗(yàn)；對(duì)實(shí)驗(yàn)的感受和領(lǐng)悟；以及對(duì)實(shí)驗(yàn)中某些問(wèn)題、現(xiàn)象、方法、數(shù)據(jù)、結(jié)果等等內(nèi)容的討論。）本實(shí)驗(yàn)包括單縫衍射實(shí)驗(yàn)和雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，通過(guò)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，我了解了該儀