单缝衍射、双缝干涉实验

1、成绩国际教育学院实验报告（操作性实验）课程名称：电磁场与电磁波实验题目：单缝衍射、双缝干涉实验 指导教师：-班级：- 学号：- 学生姓名：-1、 实验目的和任务观察单缝衍射的现象。观察双缝干涉的现象。2、 实验仪器及器件分度转台1台，喇叭天线1对，三厘米固态信号发生器1台，晶体检波器1个，可变衰减器1个，读数机构1个，微安表1个，单缝板和双缝板各一块。3、 实验内容及原理 1）单缝衍射实验的原理 实验的原理见图1：当一平面波入射到一宽度和波长可比拟的狭缝时，就要发生衍射的现象。在缝后面将出现的衍射波强度不是均匀的，中央最强，同时也最宽，在中央的两侧衍射波强度迅速减小，直至出现衍射波强度的最小值

2、，即一级极小，此时的衍射角为=sin-1(/a)，其中𝜆是波长，𝑎是狭缝宽度。两者取同一单位长度，然后，随着衍射角增大，衍射波宽度又逐渐增大，直至一级极大值，角度为=sin-1(32)(/a)。2）双缝干涉实验的原理见图2：当一平面波垂直入射到一金属板的两条狭缝上时，则每一条狭缝就是次级波波源。由于两缝发出的次级波是相干波，因此在金属板背后面的空间中，将产生干涉现象。当然，电磁波通过每个缝也有狭缝现象。因此实验将是衍射和干涉两者结合的结果。 为了研究主要是由于来自双缝的两束中央衍射相互干涉的结果，令双缝的缝宽 𝑎 接近 𝜆，例如：

3、𝜆=32 mm，𝑎=40 mm，这时单缝的一级极小接近 53。因此，取较大的 𝑏则干涉强度受单缝衍射影响大。 干涉加强的角度为 =sin-1(ka+b), 𝑘=1,2, 干涉减弱的角度为 =sin-1(2k+12a+b), 𝑘=1,2, 图1 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：把单缝板放在支座上，应使狭缝平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻度线相一致，此刻线应与工作平台上的 90 刻度的一对刻线对齐。 步骤3：转动小平台，使固定臂的指

4、针指在小平台的 180 线处，此时小平台的 0 线就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数接近满度。从衍射角 0 开始，在单缝的两侧，衍射角每改变 1，读取微安表示数，并记录下来。 步骤5：画出单缝衍射强度与衍射角的关系曲线。 双缝干涉实验 实验步骤与单缝衍射实验的一样，但所用的是双缝板而不是单缝板。 图3 单缝衍射实验的仪器布置图4 单缝衍射实验实物布置图5 双缝衍射实验实物布置5、 实验测试数据表格记录表1单缝衍射实验的数据记录表衍射角𝜑1电流𝜤衍射角𝜑2电流𝜤065065260-261457-4

5、58658-660853-8581055-10561260-12571456-14601650-16541854-18502053-20542256-22532454-24532650-26502852-28503052-30553256-32583454-34573650-36523846-38484043-40464240-42444437-44404632-46324824-48235015-5016表2双缝干涉实验的数据记录表衍射角𝜑1电流𝜤衍射角𝜑2电流𝜤046.2046.2240-247.7434.5-446.7632

6、.3-642.2832.2-842.11033.7-1036.21234.2-1233.51434.2-1434.21636.7-1637.11839.2-1839.52043.2-2040.22249.6-2240.72451.8-24402656.2-2641.62856.2-28433054.2-3047.83250.2-3251.23446.3-3446.53644.2-3641.93844.2-3837.84046.3-4034.44253.3-4231.74461.5-4436.54668.9-4642.54872.5-4842.55071.7-5042.1在上述表格1和2中，衍射

7、角𝜑1单位为度（o），电流𝜤的单位为微安（）。6、 实验数据分析及处理将表1和表2的数据绘制成图像，得到如下所示图6图7：图6单缝衍射实验的数据曲线在单缝衍射实验中，已知𝜆=32mm，𝑎=40mm，因此可以得到：零级极小的衍射角为=sin-1(0+12/a)=23.6一级极大的衍射角为=sin-1(1/a)=53.1在图6的左半部，单缝衍射的零级极大在25附近；右半部，零级极大在24附近。而50以后的数据本次实验未测出，但可以观察到在50衍射波的强度有衰减至零的趋势，与理论情况相符。在没有时间限制的情况下，实验应当尽量多测几组数据

8、。图7 双缝干涉实验的数据曲线在双缝干涉实验中，已知𝜆=32mm，𝑎=50mm，𝑏=30mm，则有：干涉减弱发生的角度为=sin-1(0+12a+b)=11.5干涉增强发生的角度为=sin-1(1a+b)=23.5图7的左半部，双缝干涉减弱发生在14附近，增强发生在28附近；图5的右半部，双缝干涉减弱发生在12附近，增强发生在25附近。可见，实际情况与理论基本相近。而实验数据中极大值和极小值的度数均比理论值稍大一些，其可能原因有以下几点: 1、由于实验对周围环境要就较高，而实验室人太多，导致反射过多，手臂的晃动对度数的大小都有影响，所以很可能对度数造成了误差; 2、由于双缝衔射板的度数不是很精确，调双缝宽度的时候可能造成较大的误差;3、仪器的喇叭天线有些松动，旋转转动臂时可能因晃动而造成误差。7、 实验结论与感悟（或讨论）（总结实验；对实验的感受和领悟；以及对实验中某些问题、现象、方法、数据、结果等等内容的讨论。）本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