北郵單縫衍射實(shí)驗(yàn)

電磁場(chǎng)與微波測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告------單縫衍射實(shí)驗(yàn)學(xué)院：電子工程學(xué)院專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：組員：日期：2013.4.1實(shí)驗(yàn)二單縫衍射實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹空莆针姶挪ǖ膯慰p衍射時(shí)衍射角對(duì)衍射波強(qiáng)度的影響【預(yù)習(xí)內(nèi)容】電磁波單縫衍射現(xiàn)象【實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器】S426型分光儀【實(shí)驗(yàn)原理】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。在縫后面出現(xiàn)的衍射波強(qiáng)度并不是均勻的，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，直至出現(xiàn)衍射波強(qiáng)度的最小值，即一級(jí)極小，此時(shí)衍射角為，其中λ是波長(zhǎng)，a是狹縫寬度。兩者取同一長(zhǎng)度單位，然后，隨著衍射角增大，衍射波強(qiáng)度又逐漸增大，直至出現(xiàn)一級(jí)極大值，角度為：【實(shí)驗(yàn)步驟】?jī)x器連接時(shí)，預(yù)先接需要調(diào)整單縫衍射板的縫寬，當(dāng)該板放到支座上時(shí)，應(yīng)使狹縫平面與支座下面的小圓盤上的某一對(duì)刻線一致，此刻線應(yīng)與工作平臺(tái)上的900刻度的一對(duì)線一致。轉(zhuǎn)動(dòng)小平臺(tái)使固定臂的指針在小平臺(tái)的1800處，此時(shí)小平臺(tái)的00就是狹縫平面的法線方向。這時(shí)調(diào)整信號(hào)電平使表頭指示接近滿度。然后從衍射角00開(kāi)始，在單縫的兩側(cè)使衍射角每改變20讀取一次表頭讀數(shù)，并記錄下來(lái)，這時(shí)就可畫(huà)出單縫衍射強(qiáng)度與衍射角的關(guān)系曲線。根據(jù)微波波長(zhǎng)和縫寬算出一級(jí)極小和一級(jí)極大的衍射角，并與實(shí)驗(yàn)曲線上求得的一級(jí)極小和極大的衍射角進(jìn)行比較?！緦?shí)驗(yàn)結(jié)果及分析】記錄實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)，畫(huà)出單縫衍射強(qiáng)度與衍射角的關(guān)系曲線，根據(jù)微博波長(zhǎng)和縫寬算出一級(jí)極小和一級(jí)極大的衍射角，與實(shí)驗(yàn)曲線上求得的一級(jí)極小和極大的衍射角進(jìn)行比較。（1）單縫衍射實(shí)驗(yàn)α=70mm,50mm,20mm；λ=32mm;角度左側(cè)衍射強(qiáng)度（uA）右側(cè)衍射強(qiáng)度（uA）α=70mmα=50mmα=20mmα=70mmα=50mmα=20mm098969497969429698929496864869476868676678847676787286472806472781056667454661612486262486060144460524460551642585842585818365858365956202048542048502210323893336243212432222261161811616280243402632300265602854321185811856341748154636102010203840104011406220632342454446404414401342461122112448313313507318415210791079（a）整理以上數(shù)據(jù)表格標(biāo)注一級(jí)極大，一級(jí)極小對(duì)應(yīng)的角度值。測(cè)量值一級(jí)極小一級(jí)極大α=70mm2940α=50mm3742α=20mm50量程內(nèi)未測(cè)量到（b）畫(huà)出衍射曲線（c）根據(jù)公式算出一級(jí)極大和一級(jí)極小的衍射角，和實(shí)驗(yàn)曲線求得的極大極小對(duì)應(yīng)的衍射角進(jìn)行比較。根據(jù)：一級(jí)極小衍射角?=一級(jí)極大衍射角?=理論值一級(jí)極小一級(jí)極大α=70mm27.20343.292α=50mm39.79273.750α=20mm無(wú)無(wú)數(shù)據(jù)分析：從表格和衍射曲線圖中可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)α=70mm，一級(jí)極大和極小的值比較容易找出，并且測(cè)量值與理論值的誤差較小在3.3度以內(nèi)，基本驗(yàn)證了單縫衍射的定理。但是在α=50mm時(shí)候，一級(jí)極小值的測(cè)量值與理論值相差不大，但是一級(jí)極大值就有很大出入，經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，是由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不足，然后錯(cuò)誤地把40度這個(gè)衍射角的曲線的一個(gè)小波動(dòng)當(dāng)成了是極大值，這是錯(cuò)誤的，因?yàn)楹芸赡苁怯捎诃h(huán)境中的電磁波干擾導(dǎo)致的一個(gè)波動(dòng)。由于α=20mm時(shí)，小于波長(zhǎng)λ=32mm，所以不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，所以測(cè)得的曲線呈現(xiàn)極大的看似無(wú)規(guī)律的上下波動(dòng)，無(wú)法得出一級(jí)極大和極小的衍射角度。綜上所述，在α=70mm和α=50mm的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，在誤差范圍內(nèi)，基本符合衍射定律。七、【誤差分析】實(shí)驗(yàn)的誤差主要來(lái)自三個(gè)方面：一個(gè)是環(huán)境因素，一個(gè)是實(shí)驗(yàn)裝置因素，還有一個(gè)是人為因素。環(huán)境因數(shù)：由于實(shí)驗(yàn)室同時(shí)有多臺(tái)實(shí)驗(yàn)裝置同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，電磁波的衍射反射折射導(dǎo)致的相互間的電磁波干擾較大，所以環(huán)境因數(shù)時(shí)刻隨著周圍同學(xué)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程在變，導(dǎo)致了一些測(cè)量的不規(guī)律波動(dòng)，產(chǎn)生誤差。實(shí)驗(yàn)裝置因素：實(shí)驗(yàn)裝置沒(méi)有校準(zhǔn)好就進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致一些系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生，比如，我們組的實(shí)驗(yàn)儀器的發(fā)射器就出現(xiàn)了發(fā)射器的喇叭沒(méi)有與固定臂調(diào)整完全平行，導(dǎo)致測(cè)量角度普遍存在與實(shí)際值的偏差，在后來(lái)重新校準(zhǔn)后測(cè)量結(jié)果才精確。人為因素：由于實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致接收電流一直在某個(gè)讀數(shù)附近波動(dòng)，無(wú)法穩(wěn)定，給我們的讀數(shù)照成一定的誤差。八、【實(shí)驗(yàn)心得】在經(jīng)過(guò)這次的電磁波單縫衍射試驗(yàn)后，我對(duì)于電磁波的單縫衍射現(xiàn)象有了更為深入的認(rèn)識(shí)，并且通過(guò)親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，更有了對(duì)于電磁波單縫衍射規(guī)律的直觀體會(huì)，并且在試驗(yàn)中遇到了許多在課程上不成考慮過(guò)的問(wèn)題，比如實(shí)驗(yàn)儀器的校準(zhǔn)，如何排除干擾等，這些經(jīng)歷都讓我對(duì)理論與實(shí)驗(yàn)的相互結(jié)合有了更加深刻的認(rèn)識(shí)，并且意識(shí)到，書(shū)本上的知識(shí)只是死的，而只有讓其運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)中去，并且根據(jù)實(shí)驗(yàn)的條件和裝置，靈活修正才算是給理論知識(shí)注入真正的活力，這次實(shí)驗(yàn)讓我頗有感觸，對(duì)后續(xù)的實(shí)驗(yàn)與學(xué)習(xí)都有很大的啟發(fā)和幫助！ 九、【建議】1、實(shí)驗(yàn)中，我覺(jué)得實(shí)驗(yàn)儀器的校準(zhǔn)非常重要，在此次實(shí)驗(yàn)的開(kāi)始，我們上來(lái)就進(jìn)行測(cè)量，導(dǎo)致第一組數(shù)據(jù)都出現(xiàn)了較大的偏差，檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)是由于發(fā)射喇叭沒(méi)有調(diào)整平行，所以我建議實(shí)驗(yàn)教材中能夠?qū)τ趯?shí)驗(yàn)儀器的介紹能夠介紹得更為詳細(xì)一些，比如每個(gè)螺絲是用來(lái)干什么的，如何調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置等，這些對(duì)于我們對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的上手和調(diào)整都很有幫助，我們經(jīng)常沒(méi)有意識(shí)到實(shí)驗(yàn)儀器的問(wèn)題，或者因?yàn)椴皇煜x器的使用，忽略了一起校準(zhǔn)這一個(gè)非常關(guān)鍵的步驟。2、另外，實(shí)驗(yàn)的互相之間的干擾太大，希望實(shí)驗(yàn)室能夠采取某些防止干擾的措施，比如在儀器之間做一些隔離措施，