單縫衍射試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)1單縫衍射實(shí)驗(yàn)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。由于微波的波長比光波的波長在量級上差一萬倍左右，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。實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私馕⒉ǚ止鈨x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)一平面波入射到一寬度和波長可比擬的狹縫時(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16min—SIH波強(qiáng)度的最小值，即一級極小，此時(shí)衍射角為口，其中入是波長，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(qiáng)度又逐漸增大，直至出現(xiàn)一級極大值，角度為：31mmax=Sin—,一2;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刻線一致，此刻線應(yīng)與工作平臺(tái)上的900刻度的一對線一致。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00就是狹縫平面的法線方向。這時(shí)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(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)微波波長和縫寬算出一級極小和一級極大的衍射角，并與實(shí)驗(yàn)曲線上求得的一級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)容與測試實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備微波分光儀測量內(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到信號，通過改變接收天線的角度，得到接收微安表顯示的數(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)微波波長和縫寬算出一級極小和一級極大的衍射角，并與實(shí)驗(yàn)曲線上求得的一級極小和極大的衍射角進(jìn)行比較。測量方法與步驟1.打開電源；2,將單縫衍射板的縫寬a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°對齊；.調(diào)整發(fā)射天線使其和接收天線對正。轉(zhuǎn)動(dòng)刻度盤使其180°的位置正對固定臂（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正；.依次微調(diào)發(fā)射喇叭、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電平處于80-90wA;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量。.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20讀取一次微安表的讀數(shù)并作好記錄，一直讀到衍射角為十52。6.作出單縫衍射的相對強(qiáng)度與衍射角的關(guān)系曲線（以衍射角中為橫軸，電流值1P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.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a=70mm,微波波長==32mm2、由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制I?中曲線3、從上面的曲線可以讀出一級極小和一級極大值（度），并同理論值進(jìn)行比較左右理論值測量值理論值測量值一級極小值一級極大值單縫衍射單縫寬a=50mm,微波波長九=32mm2、由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制I?中曲線3、從上面的曲線可以讀出一級極小和一級極大值（度），并同理論值進(jìn)行比較左右理論值測量值理論值測量值一級極小值一級極大值單縫衍射單縫寬a=20mm,微波波長九=32mm2、由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制I?中曲線總結(jié)：通過本