北郵單縫衍射實驗

電磁場與微波測量實驗報告------單縫衍射實驗學院：電子工程學院專業(yè)：電子信息科學與技術班級：學號：姓名：組員：日期：2013.4.1實驗二單縫衍射實驗【實驗目的】掌握電磁波的單縫衍射時衍射角對衍射波強度的影響【預習內容】電磁波單縫衍射現象【實驗設備與儀器】S426型分光儀【實驗原理】當一平面波入射到一寬度和波長可比擬的狹縫時，就要發(fā)生衍射的現象。在縫后面出現的衍射波強度并不是均勻的，中央最強，同時也最寬。在中央的兩側衍射波強度迅速減小，直至出現衍射波強度的最小值，即一級極小，此時衍射角為，其中λ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，衍射波強度又逐漸增大，直至出現一級極大值，角度為：【實驗步驟】儀器連接時，預先接需要調整單縫衍射板的縫寬，當該板放到支座上時，應使狹縫平面與支座下面的小圓盤上的某一對刻線一致，此刻線應與工作平臺上的900刻度的一對線一致。轉動小平臺使固定臂的指針在小平臺的1800處，此時小平臺的00就是狹縫平面的法線方向。這時調整信號電平使表頭指示接近滿度。然后從衍射角00開始，在單縫的兩側使衍射角每改變20讀取一次表頭讀數，并記錄下來，這時就可畫出單縫衍射強度與衍射角的關系曲線。根據微波波長和縫寬算出一級極小和一級極大的衍射角，并與實驗曲線上求得的一級極小和極大的衍射角進行比較?！緦嶒灲Y果及分析】記錄實驗測得數據，畫出單縫衍射強度與衍射角的關系曲線，根據微博波長和縫寬算出一級極小和一級極大的衍射角，與實驗曲線上求得的一級極小和極大的衍射角進行比較。（1）單縫衍射實驗α=70mm,50mm,20mm；λ=32mm;角度左側衍射強度（uA）右側衍射強度（uA）α=70mmα=50mmα=20mmα=70mmα=50mmα=20mm098969497969429698929496864869476868676678847676787286472806472781056667454661612486262486060144460524460551642585842585818365858365956202048542048502210323893336243212432222261161811616280243402632300265602854321185811856341748154636102010203840104011406220632342454446404414401342461122112448313313507318415210791079（a）整理以上數據表格標注一級極大，一級極小對應的角度值。測量值一級極小一級極大α=70mm2940α=50mm3742α=20mm50量程內未測量到（b）畫出衍射曲線（c）根據公式算出一級極大和一級極小的衍射角，和實驗曲線求得的極大極小對應的衍射角進行比較。根據：一級極小衍射角?=一級極大衍射角?=理論值一級極小一級極大α=70mm27.20343.292α=50mm39.79273.750α=20mm無無數據分析：從表格和衍射曲線圖中可以發(fā)現當α=70mm，一級極大和極小的值比較容易找出，并且測量值與理論值的誤差較小在3.3度以內，基本驗證了單縫衍射的定理。但是在α=50mm時候，一級極小值的測量值與理論值相差不大，但是一級極大值就有很大出入，經過分析發(fā)現，是由于實驗數據不足，然后錯誤地把40度這個衍射角的曲線的一個小波動當成了是極大值，這是錯誤的，因為很可能是由于環(huán)境中的電磁波干擾導致的一個波動。由于α=20mm時，小于波長λ=32mm，所以不能產生衍射現象，所以測得的曲線呈現極大的看似無規(guī)律的上下波動，無法得出一級極大和極小的衍射角度。綜上所述，在α=70mm和α=50mm的實驗結果來看，在誤差范圍內，基本符合衍射定律。七、【誤差分析】實驗的誤差主要來自三個方面：一個是環(huán)境因素，一個是實驗裝置因素，還有一個是人為因素。環(huán)境因數：由于實驗室同時有多臺實驗裝置同時進行實驗，電磁波的衍射反射折射導致的相互間的電磁波干擾較大，所以環(huán)境因數時刻隨著周圍同學的實驗過程在變，導致了一些測量的不規(guī)律波動，產生誤差。實驗裝置因素：實驗裝置沒有校準好就進行實驗，導致一些系統誤差的產生，比如，我們組的實驗儀器的發(fā)射器就出現了發(fā)射器的喇叭沒有與固定臂調整完全平行，導致測量角度普遍存在與實際值的偏差，在后來重新校準后測量結果才精確。人為因素：由于實驗室的環(huán)境因素的影響，導致接收電流一直在某個讀數附近波動，無法穩(wěn)定，給我們的讀數照成一定的誤差。八、【實驗心得】在經過這次的電磁波單縫衍射試驗后，我對于電磁波的單縫衍射現象有了更為深入的認識，并且通過親自動手實驗，更有了對于電磁波單縫衍射規(guī)律的直觀體會，并且在試驗中遇到了許多在課程上不成考慮過的問題，比如實驗儀器的校準，如何排除干擾等，這些經歷都讓我對理論與實驗的相互結合有了更加深刻的認識，并且意識到，書本上的知識只是死的，而只有讓其運用到實驗中去，并且根據實驗的條件和裝置，靈活修正才算是給理論知識注入真正的活力，這次實驗讓我頗有感觸，對后續(xù)的實驗與學習都有很大的啟發(fā)和幫助！ 九、【建議】1、實驗中，我覺得實驗儀器的校準非常重要，在此次實驗的開始，我們上來就進行測量，導致第一組數據都出現了較大的偏差，檢驗后發(fā)現是由于發(fā)射喇叭沒有調整平行，所以我建議實驗教材中能夠對于實驗儀器的介紹能夠介紹得更為詳細一些，比如每個螺絲是用來干什么的，如何調節(jié)實驗裝置等，這些對于我們對實驗儀器的上手和調整都很有幫助，我們經常沒有意識到實驗儀器的問題，或者因為不熟悉儀器的使用，忽略了一起校準這一個非常關鍵的步驟。2、另外，實驗的互相之間的干擾太大，希望實驗室能夠采取某些防止干擾的措施，比如在儀器之間做一些隔離措施，