北郵單縫衍射實驗

電磁場與微波測量實驗報告------單縫衍射實驗學(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：學(xué)號：姓名：組員：日期：2013.4.1實驗二單縫衍射實驗【實驗?zāi)康摹空莆针姶挪ǖ膯慰p衍射時衍射角對衍射波強度的影響【預(yù)習(xí)內(nèi)容】電磁波單縫衍射現(xiàn)象【實驗設(shè)備與儀器】S426型分光儀【實驗原理】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。在縫后面出現(xiàn)的衍射波強度并不是均勻的，中央最強，同時也最寬。在中央的兩側(cè)衍射波強度迅速減小，直至出現(xiàn)衍射波強度的最小值，即一級極小，此時衍射角為，其中λ是波長，a是狹縫寬度。兩者取同一長度單位，然后，隨著衍射角增大，衍射波強度又逐漸增大，直至出現(xiàn)一級極大值，角度為：【實驗步驟】儀器連接時，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，應(yīng)使狹縫平面與支座下面的小圓盤上的某一對刻線一致，此刻線應(yīng)與工作平臺上的900刻度的一對線一致。轉(zhuǎn)動小平臺使固定臂的指針在小平臺的1800處，此時小平臺的00就是狹縫平面的法線方向。這時調(diào)整信號電平使表頭指示接近滿度。然后從衍射角00開始，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，這時就可畫出單縫衍射強度與衍射角的關(guān)系曲線。根據(jù)微波波長和縫寬算出一級極小和一級極大的衍射角，并與實驗曲線上求得的一級極小和極大的衍射角進(jìn)行比較?！緦嶒灲Y(jié)果及分析】記錄實驗測得數(shù)據(jù)，畫出單縫衍射強度與衍射角的關(guān)系曲線，根據(jù)微博波長和縫寬算出一級極小和一級極大的衍射角，與實驗曲線上求得的一級極小和極大的衍射角進(jìn)行比較。（1）單縫衍射實驗α=70mm,50mm,20mm；λ=32mm;角度左側(cè)衍射強度（uA）右側(cè)衍射強度（uA）α=70mmα=50mmα=20mmα=70mmα=50mmα=20mm098969497969429698929496864869476868676678847676787286472806472781056667454661612486262486060144460524460551642585842585818365858365956202048542048502210323893336243212432222261161811616280243402632300265602854321185811856341748154636102010203840104011406220632342454446404414401342461122112448313313507318415210791079（a）整理以上數(shù)據(jù)表格標(biāo)注一級極大，一級極小對應(yīng)的角度值。測量值一級極小一級極大α=70mm2940α=50mm3742α=20mm50量程內(nèi)未測量到（b）畫出衍射曲線（c）根據(jù)公式算出一級極大和一級極小的衍射角，和實驗曲線求得的極大極小對應(yīng)的衍射角進(jìn)行比較。根據(jù)：一級極小衍射角?=一級極大衍射角?=理論值一級極小一級極大α=70mm27.20343.292α=50mm39.79273.750α=20mm無無數(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，一級極大和極小的值比較容易找出，并且測量值與理論值的誤差較小在3.3度以內(nèi)，基本驗證了單縫衍射的定理。但是在α=50mm時候，一級極小值的測量值與理論值相差不大，但是一級極大值就有很大出入，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，是由于實驗數(shù)據(jù)不足，然后錯誤地把40度這個衍射角的曲線的一個小波動當(dāng)成了是極大值，這是錯誤的，因為很可能是由于環(huán)境中的電磁波干擾導(dǎo)致的一個波動。由于α=20mm時，小于波長λ=32mm，所以不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，所以測得的曲線呈現(xiàn)極大的看似無規(guī)律的上下波動，無法得出一級極大和極小的衍射角度。綜上所述，在α=70mm和α=50mm的實驗結(jié)果來看，在誤差范圍內(nèi)，基本符合衍射定律。七、【誤差分析】實驗的誤差主要來自三個方面：一個是環(huán)境因素，一個是實驗裝置因素，還有一個是人為因素。環(huán)境因數(shù)：由于實驗室同時有多臺實驗裝置同時進(jìn)行實驗，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)時刻隨著周圍同學(xué)的實驗過程在變，導(dǎo)致了一些測量的不規(guī)律波動，產(chǎn)生誤差。實驗裝置因素：實驗裝置沒有校準(zhǔn)好就進(jìn)行實驗，導(dǎo)致一些系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生，比如，我們組的實驗儀器的發(fā)射器就出現(xiàn)了發(fā)射器的喇叭沒有與固定臂調(diào)整完全平行，導(dǎo)致測量角度普遍存在與實際值的偏差，在后來重新校準(zhǔn)后測量結(jié)果才精確。人為因素：由于實驗室的環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致接收電流一直在某個讀數(shù)附近波動，無法穩(wěn)定，給我們的讀數(shù)照成一定的誤差。八、【實驗心得】在經(jīng)過這次的電磁波單縫衍射試驗后，我對于電磁波的單縫衍射現(xiàn)象有了更為深入的認(rèn)識，并且通過親自動手實驗，更有了對于電磁波單縫衍射規(guī)律的直觀體會，并且在試驗中遇到了許多在課程上不成考慮過的問題，比如實驗儀器的校準(zhǔn)，如何排除干擾等，這些經(jīng)歷都讓我對理論與實驗的相互結(jié)合有了更加深刻的認(rèn)識，并且意識到，書本上的知識只是死的，而只有讓其運用到實驗中去，并且根據(jù)實驗的條件和裝置，靈活修正才算是給理論知識注入真正的活力，這次實驗讓我頗有感觸，對后續(xù)的實驗與學(xué)習(xí)都有很大的啟發(fā)和幫助！ 九、【建議】1、實驗中，我覺得實驗儀器的校準(zhǔn)非常重要，在此次實驗的開始，我們上來就進(jìn)行測量，導(dǎo)致第一組數(shù)據(jù)都出現(xiàn)了較大的偏差，檢驗后發(fā)現(xiàn)是由于發(fā)射喇叭沒有調(diào)整平行，所以我建議實驗教材中能夠?qū)τ趯嶒瀮x器的介紹能夠介紹得更為詳細(xì)一些，比如每個螺絲是用來干什么的，如何調(diào)節(jié)實驗裝置等，這些對于我們對實驗儀器的上手和調(diào)整都很有幫助，我們經(jīng)常沒有意識到實驗儀器的問題，或者因為不熟悉儀器的使用，忽略了一起校準(zhǔn)這一個非常關(guān)鍵的步驟。2、另外，實驗的互相之間的干擾太大，希望實驗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，