单缝衍射、双缝干涉实验

成就国际教育研究所实验报告(操作实验)课程名称：电磁场和电磁波主题：单缝衍射，双缝干涉实验教师：-班级：-学生编号：-学生姓名：-1、实验的目的和任务观察单缝衍射现象。观察双缝干涉现象。2.实验仪器和设备一个分度转盘、一对喇叭天线、一个3厘米固态信号发生器、一个晶体探测器、一个可变衰减器、一个读数机构、一个微安计、一个单缝板和一个双缝板。3、实验内容和原则1)单缝衍射实验原理实验原理如图1所示：当平面波进入宽度和波长相当的狭缝时，就会发生衍射。狭缝后面出现的衍射波的强度是不均匀的，中心最强，同时最宽。中心两侧的衍射波强度迅速降低，直到衍射波强度的最小值，即一阶非常小，此时衍射角为=sin-1(/a)，这里是波长，是狭缝宽度。两者取相同的单位长度，然后，随着衍射角的增加，衍射波宽度逐渐增加，直到一阶最大值，角度=sin-1 (32) (/a)。2)双缝干涉实验的原理如图2所示：当平面波垂直入射到金属板的两个缝上时，每个缝都是次级波源。由于两个狭缝发出的二次波是相干波，所以在金属板后面的空间会发生干涉。当然，当电磁波穿过每个缝隙时，也有缝隙现象。因此，这个实验将是衍射和干涉相结合的结果。为了研究来自双缝的两个中心衍射光束之间的干涉，双缝的缝宽接近，例如：=32 mm，=40 mm，并且单缝的一阶非常接近53。因此，干涉强度越大，单缝衍射的影响越大。干涉增强角=sin-1 (k ab)，=1，2，干扰衰减角=sin-1 (2k12 ab)，=1，2，单缝衍射实验图2双缝衍射实验4.实验步骤单缝衍射实验步骤1:根据图3连接仪器。调整单缝衍射板的缝宽。步骤2:将单个狭缝板放置在支架上，使狭缝平面与支架下小盘上的一对刻度线一致，当前线应与工作平台上90度刻度上的一对刻度线对齐。步骤3:转动小平台，使固定臂的指针在小平台的180线上，小平台的0线是狭缝平面的法线方向。步骤4:调整信号电平，使活动臂上的微安表示接近满量程。从0的衍射角开始，在单缝的两侧，对于1的衍射角的每次变化，都读取并记录微安表示。第五步：绘制单缝衍射强度与衍射角的关系曲线。双缝干涉实验实验过程与单缝衍射实验相同，但用双缝板代替单缝板。图3单缝衍射实验的仪器布置图4单缝衍射实验的物理安排图5双缝衍射实验的物理安排5、实验测试数据表格记录表1单缝衍射实验数据记录衍射角1电流衍射角2电流065065260-261457-458658-660853-8581055-10561260-12571456-14601650-16岁541854-18岁502053-20542256-22532454-24532650-26502852-28岁503052-30553256-32583454-34573650-36岁523846-38岁484043-40464240-42444437-44404632-46324824-48岁235015-5016表2双槽干涉实验数据记录衍射角1电流衍射角2电流046.2046.2240-247.7434.5-446.7632.3-642.2832.2-842.11033.7-1036.21234.2-1233.51434.2-1434.21636.7-16岁37.11839.2-18岁39.52043.2-2040.22249.6-2240.72451.8-24402656.2-2641.62856.2-28岁433054.2-3047.83250.2-3251.23446.3-3446.53644.2-36岁41.93844.2-38岁37.84046.3-4034在上表1和2中，衍射角1用度数(o)表示，电流用微安()表示。6.实验数据的分析和处理将表1和表2中的数据绘制成图像，得到如下的图6和图7:图6单缝衍射实验数据曲线在单缝衍射实验中，已知=32毫米和=40毫米，因此我们可以得到：零级最小衍射角为=sin-1(0 12/a)=23.6一阶最大衍射角为=sin-1(1/a)=53.1在图6的左半部分，单缝衍射的零级在25左右非常大；在右半部分，零级接近24。然而，在该实验中没有测量50之后的数据，但是可以观察到衍射波的强度在50处具有衰减为零的趋势，这与理论情况一致。在没有时间限制的情况下，实验应该测量尽可能多的数据组。图7双缝干涉实验数据曲线在双缝干涉实验中，已知=32毫米，=50毫米，=30毫米，有：干扰衰减发生的角度为=sin-1 (0.12 ab)=11.5干涉增强发生的角度是=sin-1 (1 ab)=23.5在图7的左半部分，双缝干涉的衰减发生在14附近，而增强发生在28附近。在图5的右半部分，双缝干涉的衰减发生在12附近，而增强发生在25附近。显然，实际情况与理论基本相似。然而，实验数据中的最大值和最小值的程度略大于理论值。可能的原因如下：1、因为实验对周围环境要求较高，而且实验室人太多，导致反射过度，手臂晃动对齐这个数字的大小有影响，所以很可能会造成一定程度的误差。2.由于双缝拍摄板的角度不太准确，在调整双缝宽度时可能会造成较大误差；3.仪器的喇叭天线有些松动，旋转旋转臂时可能会因晃动而导致错误。7.实验结论和感知(或讨论)(总结实验；实验的体验和理解；以及实验中一些问题、现象、方法、数据和结果的讨论。)实验包括单缝衍射实验和双缝干涉实验。通过这两个实验，我了解了仪器的原理和结构，并学会了使用仪