单缝衍射、双缝干涉实验

成绩

国际教育学院实验报告

（操作性实验）

课程名称：电磁场与电磁波

实验题目：单缝衍射、双缝干涉实验指导教师：-

班级：- 学号：- 学生姓名：-

一、实验目的和任务

观察单缝衍射的现象。

观察双缝干涉的现象。

二、实验仪器及器件

分度转台1台，喇叭天线1对，三厘米固态信号发生器1台，晶体检波器1个，可变衰减器1个，读数机构1个，微安表1个，单缝板和双缝板各一块。

三、实验内容及原理

1）单缝衍射实验的原理实验的原理见图1：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。在缝后面将出现的衍射波强度不是均匀的，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，此时的衍射角为，其中λ是波长，a是狭缝宽度。两者取同一单位长度，然后，随着衍射角增大，衍射波宽度又逐渐增大，直至一级极大值，角度为。

2）双缝干涉实验的原理见图2：当一平面波垂直入射到一金属板的两条狭缝上时，则每一条狭缝就是次级波波源。由于两缝发出的次级波是相干波，因此在金属板背后面的空间中，将产生干涉现象。当然，电磁波通过每个缝也有狭缝现象。因此实验将是衍射和干涉两者结合的结果。为了研究主要是由于来自双缝的两束中央衍射相互干涉的结果，令双缝的缝宽a 接近λ，例如：λ=32 mm，a=40 mm，这时单缝的一级极小接近53∘。因此，取较大的b则干涉强度受单缝衍射影响大。

干涉加强的角度为, k=1,2,…

干涉减弱的角度为, k=1,2,…

图1 单缝衍射实验图2 双缝衍射实验

四、实验步骤

单缝衍射实验

步骤1：根据图3，连接仪器。调整单缝衍射板的缝宽。

步骤2：把单缝板放在支座上，应使狭缝平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻度线相一致，此刻线应与工作平台上的90∘刻度的一对刻线对齐。

步骤3：转动小平台，使固定臂的指针指在小平台的180∘线处，此时小平台的0∘线就是狭缝平面的法线方向。

步骤4：调整信号电平，使活动臂上的微安表示数接近满度。从衍射角0∘开始，在单缝的两侧，衍射角每改变1∘，读取微安表示数，并记录下来。

步骤5：画出单缝衍射强度与衍射角的关系曲线。

双缝干涉实验

实验步骤与单缝衍射实验的一样，但所用的是双缝板而不是单缝板。

图3 单缝衍射实验的仪器布置

图4 单缝衍射实验实物布置

图5 双缝衍射实验实物布置五、实验测试数据表格记录

表1单缝衍射实验的数据记录表

衍射角φ1 电流Ι衍射角φ2 电流Ι

0 65 0 65

2 60 -2 61

4 57 -4 58

6 58 -6 60

8 53 -8 58

10 55 -10 56

12 60 -12 57

14 56 -14 60

16 50 -16 54

18 54 -18 50

20 53 -20 54

22 56 -22 53

24 54 -24 53

26 50 -26 50

28 52 -28 50

30 52 -30 55

32 56 -32 58

34 54 -34 57

36 50 -36 52

38 46 -38 48

40 43 -40 46

42 40 -42 44

44 37 -44 40

46 32 -46 32

48 24 -48 23

50 15 -50 16

表2双缝干涉实验的数据记录表

衍射角φ1 电流Ι衍射角φ2 电流Ι

0 46.2 0 46.2

2 40 -2 47.7

4 34.

5 -4 46.7

6 32.3 -6 42.2

8 32.2 -8 42.1

10 33.7 -10 36.2

12 34.2 -12 33.5

14 34.2 -14 34.2

16 36.7 -16 37.1

18 39.2 -18 39.5

20 43.2 -20 40.2

22 49.6 -22 40.7

24 51.8 -24 40

26 56.2 -26 41.6

28 56.2 -28 43

30 54.2 -30 47.8

32 50.2 -32 51.2

34 46.3 -34 46.5

36 44.2 -36 41.9

38 44.2 -38 37.8

40 46.3 -40 34.4

42 53.3 -42 31.7

44 61.5 -44 36.5

46 68.9 -46 42.5

48 72.5 -48 42.5

50 71.7 -50 42.1

）。在上述表格1和2中，衍射角φ1单位为度（o），电流Ι的单位为微安（A

六、实验数据分析及处理

将表1和表2的数据绘制成图像，得到如下所示图6图7：

图6单缝衍射实验的数据曲线

在单缝衍射实验中，已知λ=32mm，a=40mm，因此可以得到：

零级极小的衍射角为

∘

一级极大的衍射角为

在图6的左半部，单缝衍射的零级极大在25∘附近；右半部，零级极大在24∘附近。

而50∘以后的数据本次实验未测出，但可以观察到在50∘衍射波的强度有衰减至零的趋势，与理论情况相符。在没有时间限制的情况下，实验应当尽量多测几组数据。