电磁场与微波实验-单缝衍射实验.docx

电磁场与微波测量实验实验报告实验二 单缝衍射实验专业： 班级：组成员： 执笔人： 学号：实验二.单缝衍射实验实验目的掌握电磁波的单缝衍射时衍射角对衍射波强度的影响实验设备与仪器S426型分光仪实验原理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并不是均匀的，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，此时衍射角为 ，其中λ是波长，a是狭缝宽度。两者取同一长度单位，然后，随着衍射角增大，衍射波强度又逐渐增大，直至出现一级极大值，角度为： (如左图所示)实验内容与步骤仪器连接时，预先接需要调整单缝衍射板的缝宽，当该板放到支座上时，应使 狭缝平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致，此刻线应与工作平台上的900刻度的一对线一致。转动小平台使固定臂的指针在小平台的1800处，此时小平台的00就是狭缝平面的法线方向。这时调整信号电平使表头指示接近满度。然后从衍射角00开始，在单缝的两侧使衍射角每改变20读取一次表头读数，并记录下来，这时就可画出单缝衍射强度与衍射角的关系曲线，并根据微波波长和缝宽算出一级极小和一级极大的衍射角，并与实验曲线上求得的一级极小和极大的衍射角进行比较。具体步骤：连接好系统，开启信号源。将单缝衍射板的缝宽调整为70mm左右，将其安放在支座上，衍射板的边线与刻度盘上两个90°对齐；转动小平台使固定臂的指针在小平台的1800处，此时小平台的00就是狭缝平面的法线方向。这时调整信号电平使表头指示接近满度。依次微调发射喇叭、衍射板、接收喇叭，使衍射强度分布的中央极大位于0°；调节发射和接收衰减器，使中央极大值的信号电平处于80—90μΑ；在500的范围内转动接收天线，观察衍射强度分布，认为分布合理后开始测量。将微波分光仪的活动臂转到衍射角从衍射角00开始，在单缝的两侧使衍射角每改变20 读取一次表头读数，并记录下来。作出单缝衍射的相对强度与衍射角的关系曲线（以衍射角为横轴，电流值为纵轴），确定出极大和极小衍射角的实验值。五、实验原始数据及数据处理1.单缝衍射实验α=70㎜，λ=32㎜角度左侧衍射强度（uA）右侧衍射强度（uA）05453254504505365358840541038271222201415141678184420222220241026002800300032003400360038024012422044214655488850545220由此读出一级极小和一级极大值，并与理论值相比较：一级极小值==27.20一级极大值==43.30左 右理论值 测量值 理论值 测量值一级极小值27.20 25027.20 240一级极大值43.30 48043.30 4802.单缝衍射实验α=50㎜，λ=32㎜角度左侧衍射强度（uA）右侧衍射强度（uA）02530224254242162224825301027321230241427181624161819132016922125249226312812301232023400360038014011421244224622483250335234一级极小值==39.80一级极大值==73.70左 右理论值 测量值 理论值 测量值一级极小值39.80 32039.80 350一级极大值73.70 无73.70 无角度要求测量到52度，可看出衍射强度应在52度之后出现，故极大值记为无。数据分析及误差分析由上述分析可知，实验数据与理论数据存在一定误差α=70mm，λ=32mm 左侧：一级极小对应衍射角的相对误差=(27.2-25)/27.2=8.08%一级极大对应衍射角的相对误差=(48-43.3)/43.3=9.79%右侧：一级极小对应衍射角的相对误差=(27.2-24)/27.2=11.76%一级极大对应衍射角的相对误差=(48-43.3)/43.3=9.79%α=50mm，λ=32mm 左侧：一级极小对应衍射角的相对误差=(39.8-32)/39.8=19.59%右侧：一级极小对应衍射角的相对误差=(39.8-35)/39.8=12.06%导致误差出现的可能原因：1.实验仪器自身带来的系统误差2.衍射角的角度间隔过大3.人为误差，由对电流表的读数产生的误差4.实验环境不理想，实验室的其他仪器和人都会产生误差5.单缝板与底盘0刻度并未完全重合带来的读数误差6.电源输出不稳定带来的误差7.电流表量程的限制带来的误差减小误差的方法：1.可以在理论值附近减小衍射角的间隔，使间隔为12.待电流表指针稳定再进行读数3.尽量保持实验环境不变，尽量远离别的相同实验仪器4.无论是角度的读取还是电流表的读数都让小组内三人共同读数以提高准确度思考题（无）实验总结 实验一是电磁波的反射与