電磁場實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)三電磁波的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)

1、北京郵電大學(xué)電磁場與微波測量實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)三 電磁波的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過實(shí)驗(yàn)觀察并測量雙縫干涉的現(xiàn)象及特征。2、掌握來自雙縫的兩束中央衍射波相互干涉的影響。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備DH926B型微波分光儀、三厘米固態(tài)振蕩器、喇叭天線、可變衰減器、晶體檢波器、雙縫板三、實(shí)驗(yàn)原理圖3.1 雙縫干涉如圖3.1所示，當(dāng)一平面波垂直入射到一金屬板的兩條狹縫，則每一條狹鍵就是次級波波源。由兩縫發(fā)出的次級波是相干波，因此在金屬板的背后面空間中，將產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。當(dāng)然，光通過每個(gè)縫也有衍射現(xiàn)象，因此實(shí)驗(yàn)將是衍射和干涉兩者結(jié)合的結(jié)果。為了只研究主要是由于來自雙縫的兩束中央衍射波相互干涉的結(jié)果，需令雙縫的縫寬接近，

2、例如：，這時(shí)單縫的一級極小接近530。因此取較大的，則干涉強(qiáng)度受縫衍射的影響小，當(dāng)較小時(shí)，干涉強(qiáng)度受單縫衍射影響大。 干涉加強(qiáng)的角度為：，式中K=l、2、；干涉減弱的角度為：式中K=l、2、。四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、 如圖3.2連接儀器；圖3.2 雙縫干涉實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)2、調(diào)節(jié)雙縫板，使縫的寬度為合適值。3、將雙縫安裝到支座上，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)與工作平臺上的900刻度的一對線一致。4、轉(zhuǎn)動(dòng)小平臺使固定臂的指針在小平臺的1800處，此時(shí)小平臺的00就是狹縫平面的法線方向。5、 按信號源操作規(guī)程接通電源，調(diào)節(jié)衰減器使信號電平讀數(shù)指示接近滿度。6、從衍射角00開始，

3、在雙縫的兩側(cè)使衍射角每改變10讀取一次表頭讀數(shù)，并記錄下來（注：由于衍射板橫向尺寸小，所以當(dāng)b取得較大時(shí)，為了避免接收喇叭直接收到發(fā)射喇叭的發(fā)射波或通過板的邊緣過來的波，活動(dòng)臂的轉(zhuǎn)動(dòng)角度應(yīng)小些。）7、實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉電源，將衰減器的衰減調(diào)至最大。五、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析（1）雙縫干涉實(shí)驗(yàn)：a=40mm,b=80mm =32mm角度（º）左側(cè)干涉強(qiáng)度（A）右側(cè)干涉強(qiáng)度（A）左右干涉強(qiáng)度平均值（A）010010010019092912828684364807244862555264133.56820147274.58031.59010.51011111211.51280413182101426

4、101815382129.516463540.5175842501862505619625257205858582152565422445248233446402422403125122619264181127163.528021290003020131211.5324233362434108935214836182019372020203824262539303030 由以上數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)測得一級極大干涉角在20º附近，一級極小干涉角在29º附近。=32mm，代入公式得理論值一級極大干涉角=sin-1a+b=sin-132120=15.47º，一級極小干涉角=s

5、in-132a+b=sin-13232120=23.58º。干涉曲線如下圖所示：角度（º）一級極大干涉角一級極小干涉角干涉強(qiáng)度（A） （2）雙縫干涉實(shí)驗(yàn)：a=30mm,b=70mm =32mm角度（º）左側(cè)干涉強(qiáng)度（A）右側(cè)干涉強(qiáng)度（A）左右干涉強(qiáng)度平均值（A）0100100100110094972989295388908946688775588270640725672460428124629982818104181111812101212101113221016143212221546183216582240177228501880707519869289209

6、2969421909090228484842372807624567063254262522618583827203226288241629412830184.5310423202133010.53400035100.53620137613.5381015.539182104022815412814214228202443282627 由以上數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)測量得一級極大干涉角在20º附近，一級極小干涉角在34º附近。 若用理論值=32mm計(jì)算，代入公式得理論值一級極大干涉角=sin-1a+b=sin-132100=18.66º，一級極小干涉角=sin-132a+b

7、=sin-13232100=28.69º。 干涉曲線如下圖所示：一級極大干涉角一級極小干涉角角度（º）干涉強(qiáng)度（A）（3）雙縫干涉實(shí)驗(yàn)：a=30mm,b=50mm =32mm角度（º）左側(cè)干涉強(qiáng)度（A）右側(cè)干涉強(qiáng)度（A）左右干涉強(qiáng)度平均值（A）0100100100196989728894913768078462646355044476443238742203183812259366211024213111809121005134021462415108916181416172228251822302619283230203238352138464222425046

8、2348545124485350.5254846472646444527424041284030352932222730301422312010153212810336243442335312362013720138000390004002141042422854361084491411.545101512.5由以上數(shù)據(jù)可知，實(shí)驗(yàn)測量得一級極大干涉角在23º附近，一級極小干涉角在38º附近。 若用理論值=32mm計(jì)算，代入公式得理論值一級極大干涉角=sin-1a+b=sin-13280=23.58º，一級極小干涉角=sin-132a+b=sin-1323280=3

9、6.87º。 干涉曲線如下圖所示：一級極小干涉角一級極大干涉角角度（º）干涉強(qiáng)度（A）一、 誤差分析 比較理論值和實(shí)驗(yàn)值可得，第一次實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)值與=39.184mm下的理論值較為接近，第二次實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)值與=32mm下的理論值較為接近。這是因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)室過程中，很容易受到其他實(shí)驗(yàn)設(shè)備的干擾，導(dǎo)致微波在傳播中不穩(wěn)定，影響實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。測量波長時(shí)也存在同樣的問題，所以的測量值也只是近似結(jié)果。 另外，單縫衍射的干擾、讀數(shù)不準(zhǔn)確也會(huì)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響。二、 思考題（1）試闡述a、b變化對干涉產(chǎn)生的影響。答：<1>當(dāng)縫的大小a很大時(shí)光線直接穿過雙狹縫，出現(xiàn)在屏上的是一亮斑而不是干涉條紋，隨著縫的大小a減小，屏上開始慢慢出現(xiàn)了干涉條紋，當(dāng)縫的大小繼續(xù)減小時(shí)，屏上的圖像不單只是干涉圖樣，還出