电磁波的单缝衍射实验

一.实验名称
电磁波的单缝衍射实验
二.实验目的
1、通过实验了解电磁波的衍射（绕射）现象，掌握衍射规律。

2、掌握电磁波的单缝衍射时衍射角对衍射波强度的影响。

三．实验所用仪器设备
DH926B 型微波分光仪、三厘米固态振荡器、喇叭天线、可变衰减器、晶体检波器、单缝板
三.实验基本框图
连接好仪器，按实验步骤仔细完成，认真读数。

五.实验基本原理
如图2.1 所示，电磁波入射到缝隙上，在缝隙上产生等效磁流，该等效磁流与入射场的幅度成正比，金属板背面的电磁场可以等效为该等效磁流的辐射，辐射幅度的大小与角度的关系为E=sin[(ka sinθ)/2] 当sin[(ka sinθ)/2]=0
即(ka sinθ)=2nπ，a sinθ=2nπ
时衍射场出现一级极小值。

k
当sin[(ka sinθ)/2]=1
，
即(ka sinθ)=（2n+1）π
2
时衍射出现一级极大值.
a sinθ=（2n+1）π
2k
根据微波波长和缝宽可计算出出现一级极小值时的衍射角为
θ=sin−1λ
a
而出现一级极大值时的衍射角为
θ=sin−1(3
λ2a )
其中λ是波长，a是狭缝宽度，两者取同一长度单位。

六.实验具体步骤
1、如图2.2 连接仪器。

2、调节单缝衍射板的缝宽，选取缝宽为一适当值。

3、将衍射板安装到支座上，使狭缝平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致，此刻度线应与工作平台上的90°刻度的一对线一致。

4、转动小平台使固定臂的指针在小平台的180°处，此时小平台的0°就是狭缝平面的法线方向。

5、按信号源操作规程接通电源，调节衰减器使信号电平读数指示接近满度。

6、从衍射角0°始，在单缝的两侧使衍射角每改变1°取一次表头读数，并记录下来。

7、实验结束，关闭电源，将衰减器的衰减调至最大。

七.实验原始数据记录
八.实验数据处理
理论的一级极小值的衍射角为27.3度，极大的衍射角为43.3度。

实验中的一级极小值的衍射角为28度，极大的衍射角为43度。

九.实验结论及结果分析
从表格和衍射曲线图中可以发现当a =70mm，一级极大和极小的值比较容易找出，基本验证了单缝衍射的定理。

实验的误差主要有三个原因
1、由于实验室同时有多台实验装置同时进行实验，电磁波的衍射反
射折射导致的相互间的电磁波干扰较大，所以环境因数时刻随着周围同学的实验过程在变，导致了一些测量的不规律波动，产生误差。

2、实验装置没有校准好就进行实验，导致一些系统误差的产生，例如实验仪器的发射器就出现了发射器的喇叭没有与固定臂调整完全平行，导致测量角度普遍存在与实际值的偏差，在后来重新校准后测量结果才精确。

3、由于实验室的环境因素的影响，导致接收电流一直在某个读数附近波动，无法稳定，给我们的读数造成一定的误差。

十.实验思考题解答
1、分析缝宽太小或太大对本实验造成的影响。

当狭缝很宽时，缝的宽度远远大于光的波长，衍射现象极不明显，光沿直线传播，在屏上产生一条跟缝宽度相当的亮线。

但当缝的宽度调到很窄，可以跟光波相比拟时，光通过缝后就明显偏离了直线传播方向，照射到屏上相当宽的地方，并且出现了明暗相间的衍射条纹，纹缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽但亮度越来越暗。