單縫衍射實(shí)驗(yàn).doc

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1、實(shí)驗(yàn)1單縫衍射實(shí)驗(yàn)1.1實(shí)驗(yàn)設(shè)置的意義微波和光波都是電磁波，都具有波動(dòng)這一共同性，即能產(chǎn)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象。因此用微波作光波波動(dòng)實(shí)驗(yàn)所說明的波動(dòng)現(xiàn)象及其規(guī)律是一致的。由于微波的波長(zhǎng)比光波的波長(zhǎng)在量級(jí)上差一萬倍左右，因此用微波設(shè)備作波動(dòng)實(shí)驗(yàn)比光學(xué)實(shí)驗(yàn)要更直觀、方便和安全，所需要設(shè)備制造也較容易。本實(shí)驗(yàn)就是用微波分光儀，演示電磁波遇到縫隙時(shí)，發(fā)生的單縫衍射現(xiàn)象。1.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解微波分光儀的結(jié)構(gòu)，學(xué)會(huì)調(diào)整它并能用它進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。2．進(jìn)一步認(rèn)識(shí)電磁波的波動(dòng)性，測(cè)量并驗(yàn)證單縫衍射現(xiàn)象的規(guī)律。1.3實(shí)驗(yàn)原理圖1單縫衍射原理如圖1，當(dāng)一平面波入射到

2、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)儀器布置如圖2，儀器連接時(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0

3、0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(shí)就可畫出單縫衍射強(qiáng)度與衍射角的關(guān)系曲線，并根據(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。此實(shí)驗(yàn)曲線的中央較平，甚至還有稍許的凹陷，這可能是由于衍射板還不夠大之故。圖2單縫衍射儀器配置1.4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與測(cè)試1.4.1實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備微波分光儀1.4.2測(cè)量?jī)?nèi)容當(dāng)設(shè)置電磁波入射到單縫衍射板上時(shí)，在接收天線上將檢測(cè)到信號(hào)，通過改變接收天線的角度，得到接收微安表

4、顯示的數(shù)值。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(shí)就可畫出單縫衍射強(qiáng)度與衍射角的關(guān)系曲線，并根據(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。1.4.3測(cè)量方法與步驟1．打開電源；2．將單縫衍射板的縫寬調(diào)整為70mm左右，將其安放在刻度盤上，衍射板的邊線與刻度盤上兩個(gè)90°對(duì)齊；3．調(diào)整發(fā)射天線使其和接收天線對(duì)正。轉(zhuǎn)動(dòng)刻度盤使其1800的位置正對(duì)固定臂（發(fā)射天線）的指針，轉(zhuǎn)動(dòng)可動(dòng)臂（接收天線）使其指針指著刻度盤的0°處，使發(fā)射天線喇叭與接收天線喇叭對(duì)正；4．依次微調(diào)發(fā)射喇

5、叭、衍射板、接收喇叭，使衍射強(qiáng)度分布的中央極大位于0°；調(diào)節(jié)發(fā)射和接收衰減器，使中央極大值的信號(hào)電平處于80—90μ??；在500的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)接收天線，觀察衍射強(qiáng)度分布，認(rèn)為分布合理后開始測(cè)量。5．將微波分光儀的活動(dòng)臂轉(zhuǎn)到衍射角為－520后開始讀數(shù)，衍射角每改變2°讀取一次微安表的讀數(shù)并作好記錄，一直讀到衍射角為＋52°。6．作出單縫衍射的相對(duì)強(qiáng)度與衍射角的關(guān)系曲線（以衍射角為橫軸，電流值為縱軸），確定出極大和極小衍射角的實(shí)驗(yàn)值。1.5結(jié)果分析1.5.1.單縫衍射(規(guī)定左側(cè)的角度為負(fù)數(shù),右側(cè)為正數(shù))單縫寬=70mm，微波波長(zhǎng)=32mm2、由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪

6、制I～曲線3、從上面的曲線可以讀出一級(jí)極小和一級(jí)極大值（度），并同理論值進(jìn)行比較左右理論值測(cè)量值理論值測(cè)量值一級(jí)極小值一級(jí)極大值1.5.2單縫衍射單縫寬=50mm，微波波長(zhǎng)=32mm2、由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制I～曲線3、從上面的曲線可以讀出一級(jí)極小和一級(jí)極大值（度），并同理論值進(jìn)行比較左右理論值測(cè)量值理論值測(cè)量值一級(jí)極小值一級(jí)極大值1.5.3單縫衍射單縫寬=20mm，微波波長(zhǎng)=32mm2、由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制I～曲線總結(jié)：通過本次實(shí)驗(yàn)，使我對(duì)衍射理解有了新的認(rèn)識(shí)，最重要的是對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差的分析有了新的理解，想要得到準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不只是規(guī)范的操作步驟，還應(yīng)該有對(duì)實(shí)驗(yàn)

7、誤差的提前判斷，從而避免干擾。