电磁波的单缝衍射实验、双缝干涉实验

1、成绩课程名称：电磁场与电磁波实验题目： 单缝衍射实验、双缝干涉实验 1、 实验目的和任务1.研究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。在缝后面出现的衍射波强度不是均匀的，中央最强；2.研究当一平面波垂直入射到一金属板的两条狭线上，则每一条狭缝就是次级波波源。由两缝发出的次级波是相干波，因此在金属板的背后面空间中，将产生干涉现象。2、 实验仪器及器件 表2.1 实验仪器列表仪器名称型号数量备注1分度转台DH9261台2喇叭天线1对33厘米固态信号发生器1台4晶体检波器1个5可变衰减器1个6微安表1个7读数机构1个8支座、支柱、视频电缆、介质板等附件若干3、 实验内容及原

2、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，即一级极小，此时的衍射角为=sin-1(/a)，其中是波长，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，

3、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 接近 ，例如：=32 mm，=40 mm，这时单缝的一级极小接近 53。因此，取较大的 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), =1,2, 干涉减弱的角度为 =sin-1(2k+12a+b), =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

4、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。 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入射角（度）-52-50-48-46-44-42-40-38-36微安表读数125320121入射角（度）-34-32-30-28-26-24-22

5、-20-16微安表读数1000013816入射角（度）-14-12-10-8-6-4-202微安表读数141824303645544641入射角（度）468101214162022微安表读数383327221612821入射角（度）242628303234363840微安表读数001011111入射角（度）424446485052微安表读数234200表2双缝干涉实验的数据记录表入射角（度）-50-48-46-44-42-40-38-36-34微安表读数00241212661入射角（度）-32-30-28-26-24-22-20-18-16微安表读数1613181841618入射角（度）-14

6、-12-10-8-6-4-202微安表读数202524161014515038入射角（度）468101214161820微安表读数2319213218821入射角（度）222426283032343638微安表读数313161462244入射角（度）404244464850微安表读数51085306、 实验数据分析及处理图6.1 单缝衍射实验关系曲线在单缝衍射实验中，已知=32mm，=70mm，因此可以得到：第一级暗纹中心为第一级亮纹中心为在图6.1的左半部，单缝衍射的第一级暗纹中心在-25附近；右半部，零级极大在24附近。在图6.1的右半部，单缝衍射的第一级亮纹中心在-50附近；右半部，零级

7、极大在49附近。图6.2 双缝干涉实验关系曲线在双缝干涉实验中，已知=32mm，=40mm，=130mm，则有：干涉加强发生的角度为第一级亮纹中心为第二级亮纹中心为第三级亮纹中心为干涉减弱发生的角度为第零级暗纹中心为第一级暗纹中心为第二级暗纹中心为图6.2的左半部双缝干涉减弱发生在-5，-20，-30附近，增强发生在-10，-20，-40附近；图6.2的左半部双缝干涉减弱发生在8，20，28附近，增强发生在10，22，40附近；可见，实际情况与理论基本相近。误差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）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。在缝后面出现的衍射波强度不是均匀的，中央最强；当一平面波垂直入射到一金属板的两条狭线上，则每一条狭缝就是次级波波源。由两缝发出的次级波是相干波，因此在金属板的背后面空间中，将产生干涉现象。并学会了通过单缝衍射与双缝衍射的I-曲线图计算波源波长2、实验的精确性难以控制。双缝干涉实验当中，由于干涉板并不能做到严格与出射电磁波波波矢垂直，导致干涉图样在