單縫衍射實驗

1、電磁場與微波測量實驗報告實驗二單縫衍射實驗題目：電磁場與微波測量實驗學院：電子工程學院班級:X X撰寫人：xx組內成員:x x xx一、實驗目得掌握電磁波得單縫衍射時衍射角對衍射波強度得影響。二、預習內容電磁波單縫衍射現(xiàn)象。三、實驗設備1、S426型分光儀:用于驗證平面波得傳播特點，包括不同媒質分界面時發(fā)生得反射與折射等諸多問題。分光儀得部分組件名稱與簡要介紹如下：序號名稱功能及介紹1分度轉臺將接收天線、反射板旋定角度并讀出刻度值2喇叭天線用于產生與接收垂直極化波3可變技減器改變微波信號幅度大小，避免反射4單縫板縫隙寬度可調5晶體檢波器將波導中得電場強度轉換為同軸線中得電流6讀數(shù)機構一個電流表

2、 用于顯示同軸線中得電流值大小7支座、支架儀器得基本組成部分2、DH112 1 B型三厘米固態(tài)信號源該信號源就是一種使用體效應管做震蕩源得微波信號源，由振蕩器、 隔離器與主機組成。三厘米固態(tài)振蕩器發(fā)出得信號具有單一得波長（出廠時信號調在入=32、0 2mm上），當發(fā)射喇叭口面得寬邊與水 平面平行時，發(fā)射信號電矢量得偏振方向就是垂直得?？勺兯p器用 來改變微波信號幅度得大小，衰減器得度盤指示越大，對微波信號得 衰減也越大。晶體檢波器可將微波信號變成直流信號或低頻信號（當微波信號幅度用低頻信號調制時）。四、實驗原理當一平面波入射到一寬度與波長可比擬得狹縫時，就要發(fā)生衍射得現(xiàn)象。在縫后面出現(xiàn)得衍射波

3、強度并不就是均勻得，中央最強，同時也最寬。在中央得兩側衍射波強度迅速減小，直至出現(xiàn)衍射波強度得最小值，即一級極小，此時衍射角為0 = sin ，其中入就是波長F就是狹縫寬度。兩者取同一長度單位，然后，隨著衍射角增大，衍射波強 - 1 3 A度又逐漸增大，直至出現(xiàn)一級極大值，角度為： ° =sin G 厘）。五、實驗步驟1、連接好儀器，調整衍射板縫寬至 70mm,將該板固定在支座上，板平面與工作平臺得9 0刻度線一致；2、轉動小平臺使固定臂得指針指向小平臺得 180刻度處，此時小平臺得0刻度就就是狹縫平面得法線方向；3、打開三厘米固態(tài)信號源，電流表偏轉一定角度，調節(jié)信號電平使表頭指示接

4、近滿度；4、記錄下0度時電流表刻度，從可動臂向小圓盤方向瞧去，每向左旋轉2度，記下一組刻度值，直到角度達到5 2度；5、將可動臂旋轉回0度，記下電流表數(shù)值，接下來每向右旋轉2度，記下一組數(shù)值，由于旋轉空間有限，我們取到了24度；6、保持輸出信號不變，調整衍射板縫寬至5 0mm,重復上述步驟，記錄多組數(shù)據；7、保持輸出信號不變，調整衍射板縫寬至2 0 mm,重復上述步驟，記錄 多組數(shù)據；8、根據實驗結果繪制出單縫衍射強度與衍射角得關系曲線，計算一級極小與一級極大得衍射角理論值，并與實驗結果進行比較分析。六、實驗結果及分析1、理論計算：，一 1 H1 3 A一級極小值為° = “in 1

5、,一級極大值為0=sin G ,之所以： 當a=70mm,入=32mm 時,01 = 2 7、20°3=4 3、29; 當匹=50 mm,入=3 2 mm 時,02=39、79：°2=73、74:x當a = 20mm,入=32mm時產 > '無實際意義，所以不存在一級極大值與一級極小值2、實驗數(shù)據：縫寬角度左側衍射強度右側衍射強度7 0mm50mm2 0 mm7 0mm5 0 mm20mm551429 85513100571 649 65515965 720£(ZV817C 0V T9P8 PPP9LP0ZPL900 7乙乙乙8£f0z9&

6、#163;8L乙%OLfTS£69T0 £99084乙9乙920qZ8zPZ乙0 T88n7Z(HInP140 TT £pp9L890£T 9OL6£9，口9L886950590522823、衍射曲線為:。=7 0 mm,入=32mm得衍射曲線:0”0 2 4 6 S 10 12 14 16 13 20 22 24 26 29 30 32 34 M 3B 404448 5D 52甯肘角度左惻衍射強度右例盲射韓度a = 50mm ,入=32mm得衍射曲線：一角度左世吒捐靠短右側衍射幅度=2 0mm,入=32mm得衍射曲線:0 2 u 6 8 10

7、 12 14 16 IS 20 22 24 26 2R 30 32 34 苑 3B 40 42 44 46 43 卬 52一一角度左惻彷射催度右制衍射通度由實驗數(shù)據與曲線可得： 當a = 70mm,入=3 2 mm時，左側一級極小值 28,一級極大值為 48：右側未測得一級極大值與一級極小值； 當口= 5 0mm,入=32mm時，左側一級極小值 36、一級極大值為 4 o:右側未測得一級極大值與一級極小值； 當”二20mm,入=32mm時，左側一級極小值26,一級極大值為32 ,右 側一級極小值10 一級極大值為18%4、實驗理論與實驗結果比較分析：當 Cf=70mm ,入=3 2mm 時:衍

8、射角度一級極小值一級極大值理論值2 7、2 0143、3實驗測量值2848°由上表可知，當：=70mm,入=32mm時實驗得理論值與測量值十分接 近，誤差較小，可以驗證單縫衍射定理。當 0t=5 0 m m ,入=32mm 時:衍射角度一級極小值一級極大值理論值39、873.7。實驗測量值3 640由上表可知，當d = 50mm,X = 32mm時一級極小值得理論值與測量值十分接近，誤差較小。但就是一級極大值得理論值為7 3、7 數(shù) 值較大，超出了此次試驗得測量范圍，未得到理論值附近得測量結果； 實際測量結果中顯示極大值就是 40、該值就是由于外界干擾引起得 衍射曲線得一個小波動，不能作為一級極大值使用，所以不能驗證單縫 衍射定理一級極大值得求解方法就是否成立。當 Cf=20mm,入=32mm 時:衍射角度理論值左側右側一級極小值無2 6O1 0一級極大值無32"O18當。二2 0 mm時產 入=3 2mm,對于公式無實際意義，所以不能根據 單縫衍射定理求得一級極小值與極大值，在實驗中表現(xiàn)為不能成功產 生衍射現(xiàn)象。由衍射曲線得到得極值就是無規(guī)律上下波動得結果，無法得出一級極大與一級極小對應得衍射角度。實驗結論:發(fā)生衍射現(xiàn)象時，在一定精度范圍內，單縫衍射定理成