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(shuō)明的波動(dòng)現(xiàn)象及其規(guī)律是一致的。由于微波的波長(zhǎng)比光波的波長(zhǎng)在量級(jí)上差一萬(wàn)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(cè)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(zhǎng)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(jí)極小，此時(shí)衍射角為口，其中入是波長(zhǎng)，a是狹縫寬度。兩者取同一長(zhǎng)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(jí)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(pán)上的某一對(duì)刻線一致，此刻線應(yīng)與工作平臺(tái)上的900刻度的一對(duì)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(hào)電平使表頭指示接近滿(mǎn)度。然后從衍射角00開(kāi)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(lái)，這時(shí)就可畫(huà)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(zhǎng)和縫寬算出一級(jí)極小和一級(jí)極大的衍射角，并與實(shí)驗(yàn)曲線上求得的一級(jí)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(cè)試實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備微波分光儀測(cè)量?jī)?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(cè)到信號(hào)，通過(guò)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(lái)，這時(shí)就可畫(huà)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(zhǎng)和縫寬算出一級(jí)極小和一級(jí)極大的衍射角，并與實(shí)驗(yàn)曲線上求得的一級(jí)極小和極大的衍射角進(jìn)行比較。測(cè)量方法與步驟1.打開(kāi)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(pán)上,衍射板的邊線與刻度盤(pán)上兩個(gè)90°對(duì)齊；.調(diào)整發(fā)射天線使其和接收天線對(duì)正。轉(zhuǎn)動(dòng)刻度盤(pán)使其180°的位置正對(duì)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(pán)的0°處，使發(fā)射天線喇叭與接收天線喇叭對(duì)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(hào)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(kāi)始測(cè)量。.將微波分光儀的活動(dòng)臂轉(zhuǎn)到衍射角為-520后開(kāi)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(duì)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(zhǎng)==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(jí)極小和一級(jí)極大值（度），并同理論值進(jìn)行比較左右理論值測(cè)量值理論值測(cè)量值一級(jí)極小值一級(jí)極大值單縫衍射單縫寬a=50mm,微波波長(zhǎng)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(jí)極小和一級(jí)極大值（度），并同理論值進(jìn)行比較左右理論值測(cè)量值理論值測(cè)量值一級(jí)極小值一級(jí)極大值單縫衍射單縫寬a=20mm,微波波長(zhǎng)九=32mm2、由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制I?中曲線總結(jié)：通過(guò)本