经典实验讲义-夫郎和费圆孔衍射 (测量实验)
夫郎和费圆孔衍射 (测量实验)
一、实验目的
观察夫郎和费圆孔衍射图样
二、实验原理
把实验十四的单缝衍射装置中的单缝以一小孔代替，应用钠灯光源，可以在透镜的焦平面上看到圆孔衍射图样，衍射图样是一组同心的明暗相间的圆环，可以证明以第一暗环为范围的中央亮斑的光强占整个入射光束光强的84%，这个中央光斑称为艾里斑。经计算可知，艾里斑的半角宽度为：
11sin 0.61
1.22R D λλθθ?≈==
式中D 是圆孔的直径。
附图12
若透镜L 2的焦距为f ，则艾里斑的线半径由附图12可知，为
1.l f tg θ?=
由于1θ一般很小，故111sin tg θθθ≈≈?。则 1.22l f D λ
?=
三、实验仪器
1、钠光灯（加圆孔光栏）
2、多孔架（Φ1mm ）： SZ-21
3、凸透镜L ： f=70mm
4、二维调整架： SZ-07
5、测微目镜Le （去掉其物镜头的读数显微镜）
6、读数显微镜架 : SZ-38
7、三维底座： SZ-01
8、二维底座： SZ-04
9、一维底座： SZ-01
四、仪器实物图及原理图
图十五
五、实验步骤
1、把所有器件按图十五的顺序摆放在平台上，调至共轴。其中光栏和微测目镜之间的距离必须保证满足远场条件。其中衍射孔的大小为1mm 。（图中数据均为参考数据）
2、调节透镜直至能在微测目镜中看其中心为亮斑到衍射条纹。
3、记录下艾里斑的直径e ，和计算值进行比较。
六、数据处理
用测微目镜测出艾里斑的直径e ，由已知衍射小孔直径d=1mm ，焦距f=70mm ，可验证
1.22e f a λ
=
公式的正确性（其中a 为孔的半径），本实验要求实验环境很暗。
测定夫琅禾费衍射实验
测定单缝衍射得光强分布 【教学目得】 1．观察单缝衍射现象,加深对衍射理论得理解。 ２．会用光电元件测量单缝衍射得相对光强分布,掌握其分布规律。 ３.学会用衍射法测量微小量。 【教学重点】 1.夫琅禾费衍射理论 2.夫琅禾费单缝衍射装置 3.用光电元件测量单缝衍射得相对光强分布,衍射法测量微小量 【教学难点】 夫琅禾费单缝衍射光路及光强分布规律 【课程讲授】 提问：1、缝宽得变化对衍射条纹有什么影响? 2、夫琅与费衍射应符合什么条件? 一、实验原理 光得衍射现象就是光得波动性得重要表现。根据光源及观察衍射图象得屏幕(衍射屏)到产生衍射得障碍物得距离不同，分为菲涅耳衍射与夫琅禾费衍射两种,前者就是光源与衍射屏到衍射物得距离为有限远时得衍射,即所谓近场衍射;后者则为无限远时得衍射，即所谓远场衍射。要实现夫琅禾费衍射,必须保证光源至单缝得距离与单缝到衍射屏得距离均为无限远(或相当于无限远）,即要求照射到单缝上得入射光、衍射光都为平行光,屏应放到相当远处,在实验中只用两个透镜即可达到此要求。实验光路如图1所示， 图１夫琅禾费单缝衍射光路图 与狭缝E垂直得衍射光束会聚于屏上P0处，就是中央明纹得中心,光强最大,设为Ｉ0，与光
轴方向成Ф角得衍射光束会聚于屏上PＡ处,P A得光强由计算可得: 式中,b为狭缝得宽度,为单色光得波长,当时,光强最大,称为主极大,主极大得强度决定于光强得强度与缝得宽度。 当，即: 时,出现暗条纹。 除了主极大之外,两相邻暗纹之间都有一个次极大,由数学计算可得出现这些次极大得位置在=±1、43π,±2、46π，±3、4７π,…,这些次极大得相对光强I/I0依次为0、047,0、0１7，0、008,… 图２夫琅禾费衍射得光强分布 夫琅禾费衍射得光强分布如图2所示。 图3 夫琅禾费单缝衍射得简化装置 用氦氖激光器作光源,则由于激光束得方向性好,能量集中,且缝得宽度b一般很小,这样就可以不用透镜L1,若观察屏(接受器）距离狭缝也较远（即D远大于b)则透镜Ｌ2也可以不用，这样夫琅禾费单缝衍射装置就简化为图３，这时, 由上二式可得 二、实验装置
仿真实验报告
上海电力学院 本科课程设计 电路计算机辅助设计 院系：电力工程学院 专业年级（班级）：电力工程与管理2011192 班 学生姓名：学号： 201129 指导教师：杨尔滨、杨欢红 成绩： 2013年07 月 06 日教师评语：
目录仿真实验一 仿真实验二仿真实验三仿真实验四仿真实验五仿真实验六仿真实验七仿真实验八仿真实验九节点电压法分析直流稳态电路..........................1 戴维宁定理的仿真设计................................5 叠加定理的验证.. (8) 正弦交流电路——谐振电路的仿真......................11 两表法测量三相电路的功率............................14 含受控源的RL 电路响应的研究........................18含有耦合互感的电路的仿真实验........................21 二阶电路零输入响应的三种状态轨迹....................27 二端口电路的设计与分析 (32)
实验一节点电压法分析电路 一、电路课程设计目的 （ 1）通过较简易的电路设计初步接触熟悉Multisim11.0 。 （2）学会用 Multisim11.0 获取某电路元件的某个参数。 （3）通过仿真实验加深对节点分析法的理解及应用。 二、实验原理及实例 节点分析法是在电路中任意选择一个节点为非独立节点，称此节点为参考点。其它独立节点与参考点之间的电压，称为该节点的节点电压。 节点分析法是以节点电压为求解电路的未知量，利用基尔霍夫电流定律和欧姆定律导出（n – 1）个独立节点电压为未知量的方程，联立求解，得出各节点电压。然后进一步求出 各待求量。 下图所示是具有三个节点的电路，下面以该图为例说明用节点分析法进行的电路分析方 法和求解步骤，导出节点电压方程式的一般形式。 图1— 1 首先选择节点③为参考节点，则u3 = 0 。设节点①的电压为u1、节点②的电压为u2，各支 路电流及参考方向见图中的标示。应用基尔霍夫电流定律，对节点①、节点②分别列出节点电 流方程： 节点①i S1i S2i1i 20 节点②i S2i S 3i 2i30 用节点电压表示支路电流： u1 i1G1u1 R 1 u1u2 i 2R G 2(u1u2 ) 2 u2 i3G 3u2 R 3
光的夫琅和费衍射专题实验报告
光的夫琅和费衍射 ——机电1005 李尚兵10221124 实验报告数据处理： 一．用光电池测波长: 位置读数（mm）光电流偏转格数 Sinψ =(b-bo)/L I/Io 11.98 86 0 1 12.18 85 0.000350877 0.988372093 12.38 81 0.000701754 0.941860465 12.58 74 0.001052631 0.860465116 12.78 65 0.001403508 0.755813953 12.98 57 0.001754385 0.662790698 13.18 45 0.002105262 0.523255814 13.38 34 0.002456138 0.395348837 13.58 25 0.002807014 0.290697674 13.78 16 0.003157889 0.186046512 13.98 10 0.003508765 0.11627907 14.18 5 0.00385964 0.058139535 14.38 2 0.004210514 0.023255814 14.58 0 0.004561388 0 14.78 0 0.004912261 0 14.98 1 0.005263134 0.011627907 15.18 2 0.005614006 0.023255814 15.38 3 0.005964877 0.034883721 15.58 4 0.006315747 0.046511628 15.78 5 0.006666617 0.058139535 15.98 5 0.007017486 0.058139535 16.18 4 0.007368354 0.046511628 16.38 3 0.007719222 0.034883721 16.58 2 0.008070088 0.023255814 16.78 1 0.008420953 0.011627907 16.98 0 0.008771817 0 17.18 0 0.00912268 0 得到对称数据为： 光电流偏转格数 Sinψ =(b-bo)/L I/Io 86 0 1 85 -0.000350877 0.988372093 81 -0.000701754 0.941860465 74 -0.001052631 0.860465116 65 -0.001403508 0.755813953
夫琅禾费衍射实验要求
夫琅禾费衍射的研究 实验仪器 半导体激光器、缝、细丝、光电元件、光屏、微动读数装置、微电流计 预习思考题 1、什么是衍射？菲涅耳衍射与夫琅禾费衍射有什么区别？ 2、实验中如何调节光源、衍射物和光屏等高共轴？如何满足夫琅禾费衍射条件？ 3、实验中如何选择光电流检流计的量程？ 实验内容 一. 定性观察单缝的夫琅禾费衍射图案，记录图案的特征 1、观察单缝的衍射图案，记录图案特征。 2、观察并记录衍射图案随缝宽的变化规律。 3、改变缝到观察屏的距离，观察并记录条纹的变化情况。 二. 测量单缝衍射的光强分布曲线 1．记录狭缝零点误差。 2．选择一个缝宽，调节光路使衍射花纹清晰，对称，中央主极大宽度1cm左右，并使光电流显示最大。从中央最大向一侧测到三级极小。要求至少测20个数据。 注意：（1）缝与接收器间距应满足远场衍射条件。 （2）微电流计选择适当的档位。 （3）不要错过每一级的最亮点与最暗点。 （4）测量过程中接收器要保持只向一个方向移动，避免空转。 （5）注意同时记录光电流值和相应的位置。 3．测量缝到屏的距离。 4．从中央最大向另一侧测量，重复上述测量步骤。 5．记录光源波长λ。 6．测量缝宽： 方法（选一种）： （1） 直接读数。 （2） 用透镜成像法测量，提供钠灯，f=10cm凸透镜一个，测微目镜，自行设计光路。 三. 测量细丝的直径
用衍射的方法测量细丝的直径。 注意：避免激光直接照射探测器。 四. 数据处理（课后） 单缝衍射： 1．以sinθ为横座标，I/I0为纵座标绘制曲线。 2．利用从光强分布曲线获得的数据计算缝宽，与实际的缝宽相比较，并分析误差。 3．验证各级次极大值与中央主极大值的关系I/I0=0.047,0.017…，实验结果与此有何差距？请分析产生差距的原因。 细丝直径： 1．以sinθ为横座标，I/I0为纵座标绘制曲线。 2．利用从光强分布曲线获得的数据计算细丝直径。 注意事项 1、实验过程中按规定操作注意仪器的安全。 2、实验中调光路原则：等高共轴；先粗调，后微调。 课后问题 1、 你还能利用什么光学原理来测量细丝直径？ 2、（选做）查阅资料并结合实验中衍射现象，分析总结巴俾涅(babinet)原理。
虚拟仿真实验方案设计
实用文档 虚拟仿真实验解决方案 华一风景观艺术工程 2017年8月
目录 第一章需求分析 (2) 一、项目背景 (2) 二、实验教学现状 (3) 三、用户需求 (3) 第二章建设原则 (5) 一、建设目标 (5) 二、建设原则 (6) 第三章系统总体解决方案 (7) 一、总体架构 (7) 二、学科简介 (8) 第四章产品优势 (14) 第五章产品服务 (16) 一、服务方式 (16) 二、服务容 (16) 三、故障响应服务流程 (17) 四、故障定义 (18) 五、故障响应时间 (18) 六、故障处理流程 (19) 七、应急预案 (19)
第一章需求分析 一、项目背景 《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010－2020年）》明确指出：把教育信息化纳入国家信息化发展整体战略，超前部署教育信息网络。到2020年，基本建成覆盖城乡各级各类学校的教育信息化体系，促进教育容、教学手段和方法现代化。加强优质教育资源开发与应用，建立数字图书馆和虚拟实验室。鼓励企业和社会机构根据教育教学改革方向和师生教学需求，开发一批专业化教学应用工具软件，并通过教育资源平台提供资源服务，推广普及应用。 在“十三五规划”方针政策指引下，各地陆续出台政策，强调数理化实验教学的重要性。 2016年，公布了中高考的新方案，强调义务教育阶段所有科目都设为100分，表示它们在义务教育与学生成长中同等重要，不再人为去区分主次，使学校、老师、家长、社会对每一门学科都很重重视，其中物生化实验部分占分比例为30%，高考不再文理分科。 继重磅发布此消息后，教育厅发布《关于2016年普通高中招生工作的意见》，其中明确要求理化生实验操作考试满分为30分；省初中毕业升学理化实验操作考试分数为15分，考试成绩计入考生中考录取总分；省理化实验操作10分。
微波仿真实验报告(北邮)
北京邮电大学 微波仿真实验报告实验名称：微波仿真实验
姓名：刘梦颉 班级：2011211203 学号：2011210960 班内序号：11 日期：2012年12月20日 一、实验目的 1、熟悉支节匹配的匹配原理。 2、了解微带线的工作原理和实际应用。 3、掌握Smith图解法设计微带线匹配网络。 4、掌握ADS，通过SmithChart和Momentum设计电路并仿真出结果。 二、实验要求 1、使用软件：ADS 2、实验通用参数： FR4基片：介电常数为4.4,厚度为1.6mm，损耗角正切为0.02 特性阻抗：50欧姆 3、根据题目要求完成仿真，每题截取1~3张截图。
三、实验过程及结果 第一、二次实验 实验一： 1、实验内容 Linecal的使用（工作频率1GHz） a)计算FR4基片的50欧姆微带线的宽度 b)计算FR4基片的50欧姆共面波导（CPW）的横截面尺寸（中心信号线 宽度与接地板之间的距离） 2、相关截图 （a）根据实验要求设置相应参数
（b）根据实验要求设置相应参数 实验二 1、实验内容 了解ADS Schematic的使用和设置2、相关截图：
打开ADS软件，新建工程，新建Schematic窗口。 在Schematic中的tools中打开lineCalc，可以计算微带线的参数。 3、实验分析 通过在不同的库中可以找到想要的器件，比如理想传输线和微带线器件。在完成电路图后需要先保存电路图，然后仿真。在仿真弹出的图形窗口中，可以绘制Smith图和S参数曲线图。
实验三 1、实验内容 分别用理想传输线和微带传输线在FR4基片上，仿真一段特性阻抗为50欧姆四分之波长开路线的性能参数，工作频率为1GHz。观察Smith圆图变化。 2、相关截图 （1）理想传输线
Multisim仿真实验报告
Multisim仿真实验报告 实验课程：数字电子技术 实验名称：Multisim仿真实验 姓名：戴梦婷 学号： 13291027 班级：电气1302班 2015年6月11日
实验一五人表决电路的设计 一、实验目的 1、掌握组合逻辑电路——五人表决电路的设计方法； 2、复习典型组合逻辑电路的工作原理和使用方法； 3、提高集成门电路的综合应用能力； 4、学会调试Multisim仿真软件，并实现五人表决电路功能。 二、实验器件 74LS151两片、74LS32一片、74LS04一片、单刀双掷开关5个、+5V直流电源1个、地线1根、信号灯1个、导线若干。 三、实验项目 设计一个五人表决电路。在三人及以上同意时输出信号灯亮，否则灯灭，用8选1数据选择器74LS151实现，通过Multisim仿真软件实现。 四、实验原理 1、输入变量：A B C D E，输出：F；
3、逻辑表达式 F= ABCDE+ABCDE+ABCDE+ABCDE+ ABCDE+ ABCDE+ABC DE+ABCDE+ ABCDE+ ABCDE+ABCDE+ABCDE+ ABCDE+ABCDE+ABCDE+ABCDE =ABCDE+ ABCDE+ABCDE+ ABCD+ABCDE+ABCDE+ABCD+ABCDE+ ABCD+ABCD+ABCD 4、对比16选1逻辑表达式，令A3=A，A2=B，A1=C，A0=D，D3=D5=D6=D9=D10=D12=E， D 7=D 11 =D 13 =D 14 =D 15 =1，D =D 1 =D 2 =D 4 =D 8 =0； 5、用74LS151拓展构成16选1数据选择器。 五、实验成果 用单刀双掷开关制成表决器，同意开关打到上线，否则打到下线。当无人同意时，信号指示灯不亮，如下图：
413-夫琅禾费单缝衍射
413夫琅禾费单缝衍射 1. 选择题 1，在单缝夫琅禾费衍射实验中，波长为λ的单色光垂直入射在宽度为a ＝4 λ的单缝上， 对应于衍射角为30°的方向，单缝处波阵面可分成的半波带数目为 (A) 2 个。 (B) 4 个。 (C) 6 个。 (D) 8 个。 [ ] 2，一束波长为λ的平行单色光垂直入射到一单缝AB 上， 装置如图．在屏幕D 上形成衍射图样，如果P 是中央亮纹一侧第一个暗纹所在的位置，则BC 的长度为 (A) λ / 2． (B) λ． (C) 3λ / 2 ． (D) 2λ ． [ ] 3，在如图所示的单缝夫琅禾费衍射实验中，若将 单缝沿透镜光轴方向向透镜平移，则屏幕上的衍射条 纹 (A) 间距变大。 (B) 间距变小。 (C) 不发生变化。 (D) 间距不变，但明暗条纹的位置交替变化。 ［ ］ 4，在夫琅禾费单缝衍射实验中，对于给定的入射单色光，当缝宽度变小时，除中央亮 纹的中心位置不变外，各级衍射条纹 (A) 对应的衍射角变小。 (B) 对应的衍射角变大。 (C) 对应的衍射角也不变。 (D) 光强也不变。 ［ ］ 5，在单缝夫琅禾费衍射实验中，若增大缝宽，其他条件不变，则中央明条纹 (A) 宽度变小。 (B) 宽度变大。 (C) 宽度不变，且中心强度也不变。 (D) 宽度不变，但中心强度增大。 ［ ］ 6，在单缝夫琅禾费衍射实验中，若减小缝宽，其他条件不变，则中央明条纹 (A) 宽度变小； 屏幕
(B) 宽度变大； (C) 宽度不变，且中心强度也不变； (D) 宽度不变，但中心强度变小。 ［］7，在单缝夫琅禾费衍射实验中波长为λ的单色光垂直入射到单缝上．对应于衍射角为30°的方向上，若单缝处波面可分成3个半波带，则缝宽度a等于 (A) λ．(B) 1.5 λ． (C) 2 λ．(D) 3 λ． ［］8，在白光垂直照射单缝而产生的衍射图样中，波长为λ1的光的第3级明纹与波长为λ2-的光的第4级明纹相重合，则这两种光的波长之比λ1 /λ2为 (A) 3/4 (B) 4/3 (C) 7/9 (D) 9/7 ［］2. 判断题 1，对应衍射角不为零的衍射屏上某处，如果能将做夫琅和费单缝衍射的波面分割成偶数个半波带，则在屏幕上该处将呈现明条纹。 2，对应衍射角不为零的衍射屏上某处，如果能将做夫琅和费单缝衍射的波面分割成奇数个半波带，在屏幕上该处将呈现明条纹。 3，在用半波带法求解单缝夫琅和费衍射时，当衍射角不为零时，任何两个相邻的、完整的波带所发出的子波在屏幕上同一点引起的光振动将完全相互抵消。 4，用半波带法讨论单缝衍射暗条纹中心的条件时，与中央明条纹旁第二个暗条纹中心相对应的半波带的数目是2。 3. 填空题 1，He－Ne激光器发出λ=632.8 nm (1nm=10-9 m)的平行光束，垂直照射到一单缝上，在距单缝3 m远的屏上观察夫琅禾费衍射图样，测得两个第二级暗纹间的距离是10 cm，则单缝的宽度a=________． 2，在单缝的夫琅禾费衍射实验中，屏上第三级暗纹对应于单缝处波面可划分为__________ 个半波带。 3，波长为λ的单色光垂直入射在缝宽a=4λ的单缝上．对应于衍射角?=30°，单缝处的波面可划分为______________个半波带。 4，在单缝夫琅禾费衍射实验中，设第一级暗纹的衍射角很小，若钠黄光(λ1≈589 nm) 中央明纹宽度为 4.0 mm，则λ2=442 nm (1 nm = 10-9m)的蓝紫色光的中央明纹宽度为
夫琅禾费双缝衍射的原理
双缝衍射原理 图1双缝衍射装置 Fig.1. Double-slit diffraction equipment 双缝衍射的实验装置如图1所示：一光栅有N 条缝，透光的缝宽度为a ，不透光的挡板宽度为b ，入射光波为λ。 双缝间距为d=a+b ，d 称为光栅常数。如图，在θ方向，相邻两条缝之间的 光程差为δ=dsin θ，相位差为λ θπλδπ?sin 22d ==?，假设每一个单缝引起的光波振幅为'A ?，根据多个等幅同频振动的合振幅公式：()()2/sin 2/sin ?????=n A A ，所有缝在θ方向产生的振幅为()()v Nv A N A A sin sin 2/sin 2/sin '' '?=???=??，其中λθπsin d v =。汇聚点的光强为2'0)sin sin (v Nv I I =,其中2''0A I ?=。当N=1，可知：'0I 是单缝引起的光强。根据单缝衍射的公式20)sin (u u I I =，可得光栅衍射的光强公式20)sin (u u I I =2)sin sin (v Nv ，其中u=λθπsin a 。 （1）当N=1时，光强公式变为单缝衍射的公式20)sin (u u I I =，因此2)sin (u u 称为单缝衍射因子。 （2）当N=2时，根据光栅衍射公式可得：v u u I I 220cos 4)sin ( =[2]。 3双缝衍射的强度分布和谱线图 仍利用MATLAB 软件，根据双缝衍射的算法，输入程序，得到的衍射强度分布和谱线图。下面改变参数对双缝衍射进行讨论分析。 3.2.1改变缝宽a 观察双缝衍射图样变化
automod仿真实验设计
1. 实验设计 对于库存系统，管理者往往比较关心供应链的成本和产品满足率的问题。因此将年总成本和产品满足率作为该系统的响应。其中： 产品满足率= 出库总量/订单总量 供应链总成本= 总库存成本+总订货成本 = 年平均库存*单位库存持有成本+单次订货成本*年订货次数 上式中，产品满足率是指以库存来满足的那部分市场需求所占的比率。供应链总成本的计算中，认为供应链不存在缺货损失，因而不考虑缺货成本。 根据上述目标绩效，对模型的输入进行分析可知，参数K,H可能会对绩效指标产生影响。 Q 从上式可以看出，K,H会对最优订货量Q产生影响，则选取K/H来分析。 类型 因子K/H 响应供应链总成本,产品满足率 （正交实验设计） 2. 输出数据分析 该库存系统仿真为非终止型仿真，则选取批均值法进行分析。仿真运行2500天，删除前730天的数据，将剩下的数据分成4批，每批长度为365天。 统计数据 统计项批次粮食销售点企业储备库销区储备库产区储备库 库存均值1 137.5 321.1350.8393.4 2 131.8 312.0 345.7 389.1 3 136.7 320.6 355.8 398.0 4 133.9 308.6 345.4 394.1 订货次数1 58 51 43 35 2 61 5 3 46 39 3 60 52 4 4 36 4 62 5 5 48 40 区间估计
估计项 95%置信区间 均值下限上限 库存均值 销售点135.0 130.8 139.1 企业储备库315.6 305.6 325.5 销区储备库349.4 341.6 357.3 产区储备库393.7 387.8 399.5 订货次数 销售点60 58 63 企业储备库53 50 55 销区储备库45 42 49 产区储备库38 34 41 供应链总成本= 总库存成本+总订货成本=159265 估计项 95%置信区间 均值下限上限 出库量16295 15856 16734 需求16420 15914 16926 产品满足率=99.2%
哈工大 计算机仿真技术实验报告 仿真实验四基于Simulink控制系统仿真与综合设计
基于Simulink 控制系统仿真与综合设计 一、实验目的 (1) 熟悉Simulink 的工作环境及其功能模块库； (2) 掌握Simulink 的系统建模和仿真方法； (3) 掌握Simulink 仿真数据的输出方法与数据处理； (4) 掌握利用Simulink 进行控制系统的时域仿真分析与综合设计方法； (5) 掌握利用 Simulink 对控制系统的时域与频域性能指标分析方法。 二、实验内容 图2.1为单位负反馈系统。分别求出当输入信号为阶跃函数信号)(1)(t t r =、斜坡函数信号t t r =)(和抛物线函数信号2/)(2t t r =时，系统输出响应)(t y 及误差信号)(t e 曲线。若要求系统动态性能指标满足如下条件：a) 动态过程响应时间s t s 5.2≤；b) 动态过程响应上升时间s t p 1≤；c) 系统最大超调量%10≤p σ。按图1.2所示系统设计PID 调节器参数。 图2.1 单位反馈控制系统框图
图2.2 综合设计控制系统框图 三、实验要求 (1) 采用Simulink系统建模与系统仿真方法，完成仿真实验； (2) 利用Simulink中的Scope模块观察仿真结果，并从中分析系统时域性能指标（系统阶跃响应过渡过程时间，系统响应上升时间，系统响应振荡次数，系统最大超调量和系统稳态误差）； (3) 利用Simulink中Signal Constraint模块对图2.2系统的PID参数进行综合设计，以确定其参数； (4) 对系统综合设计前后的主要性能指标进行对比分析，并给出PID参数的改变对闭环系统性能指标的影响。 四、实验步骤与方法 4.1时域仿真分析实验步骤与方法 在Simulink仿真环境中，打开simulink库，找出相应的单元部件模型，并拖至打开的模型窗口中，构造自己需要的仿真模型。根据图2.1 所示的单位反馈控制系统框图建立其仿真模型，并对各个单元部件模型的参数进行设定。所做出的仿真电路图如图4.1.1所示。
大学物理仿真实验报告概要
大学物理仿真实验报告 姓名： 学号： 班级：
实验-----利用单摆测量重力加速度 实验目的 利用单摆来测量重力加速度 实验原理 单摆的结构参考图1单摆仪,一级近似的周期公式为 由此通过测量周期摆长求重力加速度 实验仪器 单摆仪、摆幅测量标尺、钢球、游标卡尺 实验内容 一.用误差均分原理设计一单摆装置,测量重力加速度g. 设计要求: (1)根据误差均分原理,自行设计试验方案,合理选择测量仪器和方法. (2)写出详细的推导过程,试验步骤.
(3)用自制的单摆装置测量重力加速度g,测量精度要求△g/g < 1%. 可提供的器材及参数: 游标卡尺、米尺、千分尺、电子秒表、支架、细线(尼龙线)、钢球、摆幅测量标尺(提供硬白纸板自制)、天平(公用). 假设摆长l≈70.00cm;摆球直径D≈2.00cm;摆动周期T≈1.700s; 米尺精度△米≈0.05cm;卡尺精度△卡≈0.002cm;千分尺精度△千≈0.001cm;秒表精度△秒≈0.01s;根据统计分析,实验人员开或停秒表反应时间为0.1s左右,所以实验人员开,停秒表总的反应时间近似为△人≈0.2s. 二.对重力加速度g的测量结果进行误差分析和数据处理,检验实验结果是否达到设计 要求. 三.自拟实验步骤研究单摆周期与摆长,摆角,悬线的质量和弹性系数,空气阻力等因素 的关系,试分析各项误差的大小. 四.自拟试验步骤用单摆实验验证机械能守恒定律. 实验数据 摆线长+小球直径L=91.50cm
D（平均）=（1.750+1.752+1.744+1.740+1.749+1.748）÷6=1.7 47m R=D/2=0.850cm l=L-R=91.05cm t=95.91s，周期数n=50，周期T=1.92s 所以g=9.751 2ΔT/t=0.0022，ΔL/l=0.0005，所以Δg/g=0.27%，Δg=0.026 所以： g=（9.751±0.026） 实验结论与误差分析： 结论：g=（9.751±0.026），Δg/g=0.27%<1%,所以达到设计要求。 误差分析: 1.若θ＞5°（即角度过大）因为T 与θ相关，当θ越大时T也越大，所以θ偏大，测量 值比值偏小。
单缝衍射实验讲义
光的衍射实验 实 验 说 明 书 北京方式科技有限责任公司
光的衍射实验 衍射和干涉一样，也是波动的重要特征之一。波在传播过程中遇到障碍物时，能够绕过障碍物的边缘前进。这种偏离直线传播的现象称为波的衍射现象。波的衍射现象可以用惠更斯原理作定性说明，但不能解释光的衍射图样中光强的分布。菲涅耳发展了惠更斯原理，为衍射理论奠定了基础。菲涅耳假定：波在传播过程中，从同一波阵面上各点发出的子波，经传播而在空间相遇时，产生相干叠加。这个发展了的惠更斯原理称为惠更斯－菲涅耳原理 【实验目的】 1．研究单缝夫琅禾费衍射的光强分布; 2．观察双缝衍射和单缝衍射之间的异同，并测定其光强分布，加深对衍射理论的了解; 3．学习使用光电元件进行光强相对测量的方法。 【实验仪器】 缝元件、光学实验导轨、半导体激光器、激光功率指示计、白屏、大一维位移架、十二档光探头。【实验原理】 （一）产生夫琅禾费衍射的各种光路 夫琅禾费衍射的定义是：当光源S和接收屏∑都距离衍射屏D无限远（或相当于无限远）时，在接收屏处由光源及衍射屏产生的衍射为夫琅禾费衍射。但是把S和∑放在无限远，实验上是办不到的。在实验中常常借助于正透镜来实现，实际接收夫琅和费衍射的装置有下列四种。 1．焦面接收装置（以单缝衍射为例来说明，下同） 把点光源S放在凸透镜L1的前焦点上，在凸透镜L2的后焦面上接收衍射场（图1） 2．远场接收装置 在满足远场条件下，狭缝前后也可以不用透镜，而获得夫琅禾费衍射图样。远场条件是：①光源 离狭缝很远，即 λ42 a R>>，其中R为光源到狭缝的距离，a为狭缝的宽度；②接收屏离狭缝足够远，
即λ42a Z >>，Z 为狭缝与接收屏的距离。（至于观察点P ，在λ 42 a Z >>的条件下，只要要求P 满足傍 轴条件。）图2为远场接收的光路，其中假定一束平行光垂直投射在衍射屏上。 如图1所示，从光源S 出发经透镜L 1形成的平行光束垂直照射到缝宽为a 的狭缝D 上，根据惠更斯－菲涅耳原理，狭缝上各点都可看成是发射子波的新 波源，子波在L 2的后焦面上叠加形成一组明暗相间的条纹，中央条纹最亮亦最宽。 （二）夫琅禾费衍射图样的规律 1．单缝的夫琅禾费衍射 实验中以半导体激光器作光源。由于激光束具有良好的方向性，平行度很高，因而可省去准直透镜L 1。并且，若使观察屏远离狭缝，缝的宽度远远小于缝到屏的距离（即满足远场条件），则透镜L 2也可省略。简化后的光路如图3所示。实验证明，当Z 约等于100cm ，a 约等于8?10-3cm 时，便可以得到比较满意的衍射花样。 图3中，设屏幕上P 0（P 0位于光轴上）处是中央亮条纹的中心，其光强为I 0，屏幕上与光轴成θ角（θ在光轴上方为正，下方为负）的P θ处的光强为I θ,则理论计算得出： 2 20 sin β β θI I = （1） 其中 λ θ πβs i n a = 式中θ为衍射角，λ为单色光的波长，a 为狭缝宽度，由式（1）可以得到： （1） 当0=β即（0=θ）时，0I I =θ，光强最大，称为中央主极大。在其他条件不变的情况下， 此光强最大值I 0与狭缝宽度a 的平方成正比。
夫琅禾费矩孔衍射的特征及其MATLAB模拟_图文(精)
收稿日期:2005-11-25 作者简介:蓝海江(1963—,男(壮族,广西柳城人,副教授,研究方向:基础物理及计算机应用;潘晓明(1973—,男(苗族,广西融水人,讲师,研究方向:计算机应用;吴建生(1974—,陕西咸阳人,硕士,讲师,研究方向:神经网络应用及智能优化算法。 第21卷第1期2006年3月柳州师专学报Journal of L iuzhou Teachers College Vol .21No .1Mar .2006 夫琅禾费矩孔衍射的特征及其MAT LAB 模拟 蓝海江a ,潘晓明a ,吴建生 b (柳州师范高等专科学校a .物理与信息科学系;b .数学与计算机科学系,广西柳州545004 摘要:探讨了夫琅禾费矩孔衍射的特征,并利用MAT LAB 对其进行模拟。经过比较,MAT LAB 模拟结果与实验观测的结果非常吻合。 关键词:光学;夫琅禾费;矩孔;衍射;MAT LAB 模拟 中图分类号:O436.1文献标识码:A 文章编号:1003-7020(200601-0111-04 1引言许多的基础光学教材[1][2]在讨论夫琅禾费衍射时,都只是对夫琅禾费单逢衍射进行讨论,对夫琅禾费矩孔衍射则没有提及;对于夫琅禾费衍射实验,由于受到实验课时等因素的限制,即便是刚出版的大学物理实验教材 [3][4]
也只是要求 学生对夫琅禾费单逢衍射进行观测和研究,而对夫琅禾费矩孔衍射实验则不做具体要求.其实,夫琅禾费单逢衍射只不过是矩孔衍射的特例而已,对夫琅禾费矩孔衍射进行探讨和研究,可加深对夫琅禾费衍射的认识和理解. 本文利用MAT LAB 强大的运算及作图功能模拟夫琅禾费矩孔衍射,不仅参数很容易调节、模拟结果直观,而且与实验观测结果也非常吻合. 2夫琅禾费矩孔衍射 2.1夫琅禾费矩孔衍射实验装置 夫琅禾费矩孔衍射实验装置如图1所示.设用于夫琅禾费矩孔衍射实验的光源为单色光源.实验时,让平行光垂直入射到矩孔上,在矩孔后置一焦距为f 的会聚透镜,在透镜的象方焦平面上放置观测屏,则在屏上会观测到夫琅禾费矩孔衍射图样
实验十五夫琅禾费圆孔衍射湖州师范学院
实验十五 夫琅和费圆孔衍射 实验目的 1、了解圆孔的夫琅和费衍射现象。 2、掌握用衍射测圆孔的直径的方法。 实验装置（图15-1） 1：钠灯 2：小孔（φ1mm ） 3：衍射孔（φ0.2-0.5mm ） 4：三维调节干版架 （SZ-18） 7：测微目镜 8：光源二维调节架 （SZ-19） 9：三维平移底座（SZ-01） 10：二维平移底座 （SZ-02）
衍射图样为图15-3： 图15-3 经理论推导的衍射的光强分布为： 2 10))(2(m m J I I = λθπ=/sin 2a m ，是一阶贝塞耳函数。 )(1m J 圆孔衍射的第一暗纹的条件：a λ = θ61.0sin 则中央零级亮纹斑（爱里斑）的角半径： a /61.0λ≈θΔ 线半径：f a l ′?λ=/61.02 爱里斑的直径：λ′ =a f e 22.1 实验中，已知波长，透镜焦距ο A 5893=λf ′，圆孔半径a ，用测微目镜测出爱 里斑的直径，从而验证公式λ′ =a f e 22.1 实验内容 1、调整光路，调节衍射条纹。 2、用测微目镜则出爱里斑的直径。 3、验证公式λ′ =a f e 22.1 4、改变圆孔的半径a ，进一步测量和验证。
实验步骤 1）参照图15-1沿平台米尺安排各器件，调节共轴，获得衍射图样。 2）在黑暗环境用测微目镜测量艾里斑的直径e ，据已知波长（λ=589.3nm ）、 衍射小孔半径a 和物镜焦距f’，可验证公式λa f e ' 22.1= 实验注意事项 1、圆孔不能太大。 2、观察在焦平面上观察。 3、测圆斑的直径时圆心要选准并两边相切。 4、测量时要避免回程误差。 实验讨论思考题 1、请证明圆孔的夫琅和费衍射的光强分布为：2 10))(2(m m J I I = 2、当圆孔直径增大或减小时，衍射条纹如何变化？ 3、当入射光的波长改变时，衍射条纹如何变化？ 4、如果透镜L 不放，衍射结果如何？
夫琅禾费单缝衍射
§16.2 单缝和圆孔的夫琅禾费衍射 §16.2.1 单缝的夫琅禾费衍射 ( 1 ) 单缝衍射的实验装置和现象 夫琅禾费衍射是平行光的衍射，在实验中可借助于两个透镜来实现。位于物方焦面上的点光源经透镜L1后成为一束平行光，照射在开有一条狭缝的衍射屏上。衍射屏开口处的波前向各方向发出子波或衍射光线，方向相同的衍射光线经透镜L2后会聚在象方焦面上的同一点，各个方向的衍射光线在屏幕上形成了衍射图样，它在与狭缝垂直的方向上扩展开来。衍射图样的中心是一个很亮的亮斑，两侧对称地分布着一系列强度较弱的亮斑，中央亮斑的宽度为其他亮斑的两倍，且它们都随狭缝宽度的减小而加宽。如果用与狭缝平行的线光源代替点光源，则在接收屏幕上将会看到一组平行于狭缝的衍射条纹。 图16 - 4 单缝的夫琅禾费衍射 ( 2 ) 单缝衍射的光强分布公式 考虑点光源照明时的单缝夫琅禾费衍射。取z轴沿光轴，y轴沿狭缝的走向，x轴与狭缝垂直。因为入射光仅在x方向受到限制，衍射只发生在x - z平面内，因此具体分析可在该平面图中进行。按惠更斯 菲涅耳原理，我们可以把单
缝内的波前AB分割为许多等宽的窄条，它们是振幅相等的相干子波源，朝各个方向发出子波。由于接收屏幕位于透镜L2的象方焦面上，因此角度θ相同的衍射光线将会聚于屏幕上同一点进行相干叠加。 图16 - 5 衍射矢量图 设入射光与光轴Oz平行，则在波面AB上无相位差。为求单缝上、下边缘A和B到点的衍射光线间的光程差?L和相位差δ，自A点引这组平行的衍射光线的垂线AN，于是就是所要求的光程差。设缝宽为b，则有 (16.4) (16.5) 矢量图解法：用小矢量代表波前每一窄条对点处振动的贡献，由A点作一系列等长的小矢量，首尾相接，逐个转过相同的小角度，最后到达B点，总共转过的角度就是单缝上、下边缘到点的衍射光线间的相位差δ. 若取波前每一窄条的面积，则由这些小矢量连成的折线将化为圆弧，其圆心角2α = δ. 由于整个缝宽AB内的波前在点处产生的合振幅等于弦长，而在的点处的合振幅A0等于弧长，故有 ,
实验一夫琅和费单缝衍射实验
实验一 夫琅和费单缝衍射实验 1实验目的 1）观察单缝夫琅和费衍射现象，加深对夫琅和费衍射理论的理解。； 2）会用光电元件测量单缝夫琅和费衍射的相对光强分布，掌握单缝夫琅和费衍射图样的特点及规律； 3）探讨利用夫琅和费单缝衍射规律对狭缝缝宽等参数进行测量。 2实验仪器 1）GDS-Ⅱ型光电综合实验平台主机； 2） 650nm波长半导体激光光源； 3）可调宽度的狭缝； 4）50mm焦距的凸透镜； 5）二维调整架； 6）通用磁性表座； 7）接收屏； 8）衰减片； 9）硅光电池及A/D转换装置、CCD 3实验原理 光束通过被测物体传播时将产生“衍射”现象，在屏幕上形成光强有规则分布的光斑。这些光斑条纹称为衍射图样。衍射图样和衍射物（即障碍物或孔）的尺寸以及光学系统的参数有关，因此根据衍射图样及其变化就可确定衍射物（被测物）的尺寸。 按光源、衍射物和观察衍射条纹的屏幕三者之间的位置可以将光的衍射现象分为两类：菲涅耳衍射（有限距离处的衍射）；夫琅和费衍射（无限远距离处的衍射）。若入射光和衍射光都是平行光束，就好似光源和观察屏到衍射物的距离为无限远，产生夫琅和费衍射。由于夫琅和费衍射的理论分析较为简单，所以先论夫琅和费衍射。 半导体激光器发出相当于平行单色光的光束垂直照射到宽度为b的狭缝AB，经透镜在其焦平面处的屏幕上形成夫琅和费衍射图样。若衍射角为?的一束平行光经透镜后聚焦在屏幕上P点，如图4.9-1所示，图中AC垂直BC，因此衍射角为?的光线从狭缝A、B两边到达P点的光程差，即它们的两条边缘光线之间的光程差为 ? BC=（1） b sin p点干涉条纹的亮暗由BC值决定，用数学式表示如下：
设计性实验(MATLAB仿真实验)
设计性实验(MATLA仿真实验) 3.1 MATALAB语言概述 3.1.1 MATALAB 语言的发展 MATALAB 是一种科学计算软件，主要适用于矩阵运算及控制和信息处理领域的分析设计。它使用方便，输入简洁，运算高效，内容丰富，并且很容易由用户自行扩展，因此，当前已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常用而必不可少的工具。 MATLAB 是由美国Mathworks 公司与 1 984年正式推出的，从那时到现在已升级到7.x 版本。随着版本的升级，内容不断扩充，功能更强大。特别是在系统仿真和实时运行等方面，有很多新进展，更扩大了它的应用前景。 MATLAB 是“矩阵实验室”( MATrix Laboratoy )的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，专门针对科学、工程计算及绘图的需求。它用解释方式工作，键入程序立即得出结果，人机交互性能好，适应于多种平台。MATLAB 语言在国外的大学工学院中，特别是数值计算用的最频繁的电子信息类学科中，已成为每个学生都掌握的工具了。它大大提高了课程教学、解题作业、分析研究的效率。 MATLAB 语言比较好学，因为它只有一种数据类型，一种标准的输入输出语句，不用“指针”，不需编译，比其他语言少了很多内容听三、四个小时课，上机练几个小时，就可入门了。以后自学也十分方便，通过它的演示(dem0)和求助(help)命令，人们可以方便地在线学习各种函数的用法及其内涵MATLAB 语言的难点是函数较多，仅基本部分就有700多个，其中常用的有二三百个，要尽量多记少查，可以提高编程效率。 3.1.2MATLAB 语言的特点 1.矩阵运算：每个变量代表一个矩阵，它以矩阵运算见长；每个元素都看作复数，所有的运算都对矩阵和复数有效。(虚部符号可用i 或j) clear %清除内存变量format short % c1=1-2i,c2=3*(2-sqrt(-1)*3),c3=6+sin(.5)*1j c4=complex(1,2) %建立复数 c1 = 1.0000 - 2.0000i
仿真实验报告格式
模拟电子技术课程 电流负反馈偏置的共发射极放大电路仿真实验报告 学号：姓名： 一、本仿真实验的目的 1. 研究在电流负反馈偏置的共发射极放大电路中各个电路元件参数与电路中电 压增益aus=vo/vs、输入电阻ri、输出电阻ro以及低频截止频率fl的关系； 2. 进一 步理解三极管的特性以及电流负反馈偏置的共发射极放大电路的工作原 理； 3. 进一步熟悉multisim软件的使用方法。 二、仿真电路 注：在此电路中，三极管为bjt-npn-vrtual*，设置参数为bf=100，rb=100 ω（即设置晶体管参数为β=100，rbb’=100ω）。 三、仿真内容 1. 计算电路的电压增益aus=vo/vs,输入电阻ri及输出电阻ro； 2. 研究耦合电容、旁 路电容对低频截止频率fl的影响： 1) 令c2，ce足够大，计算由c1引起的低频截止频率fl1； 2) 令c1，ce足够大，计 算由c2引起的低频截止频率fl2； 3) 令c1，c2足够大，计算由ce引起的低频截止频率fl3； 4) 同时考虑c1，c2，ce时的低频截止频率fl； 3. 采用图1所示的电路结构，使用上述给定的晶体管参数，设rl=3kω，rs=100 ω,设计其它电路元件参数，满足下列要求：aus≥40，fl≤80hz。 四、仿真结果 1. 计算电路的电压增益aus=vo/vs,输入电阻ri及输出电阻ro； 仿真电路如图2所示： 图2 测量结果如下所示： 1) vs有效值为5mv，频率为60hz： 测得aus=-29.2，ri=5.60kω，ro=3.35 kω。 2) vs有效值为5mv，频率为100hz： 测得aus=-43.5，ri=3.89kω，ro=3.33kω。 3) vs有效值为5mv，频率为1khz： 测得aus=-76.1，ri=2.27kω，ro=3.31kω。 4) vs有效值为5mv，频率为1khz： 测得aus=-77.1，ri=2.25kω，ro=3.30kω。 测量数据归纳如表1所示： 2. 研究耦合电容、旁路电容对低频截止频率fl的影响： 1) 令c2，ce足够大，计算由c1引起的低频截止频率fl1； 仿真电路如图3所示： 图3 令c2=ce=5f，输入电压为1mv。 当f=1mhz时vo=0.071v，因此当f= fl时vo=0.0502v。经电路仿真，当f=19.5hz时， vo=0.0502v。因此fl =19.5hz。 2) 令c1，ce足够大，计算由c2引起的低频截止频率fl2； 仿真电路如图4所示： 图4 令c1=ce=5f ，输入电压为5mv。当f=1mhz时vo=0.358v，因此当f=fl时vo=0.253v。 经电路仿真，当f=5.7hz时，vo=0.253v。因此fl=5.7hz。 3) 令c1，c2足够大，计算由ce引起的低频截止频率fl3； 仿真电路如图5所示：
设计性实验(MATLAB仿真实验)
设计性实验（MATLAB仿真实验） 3.1M ATALAB语言概述 3.1.1 MATALAB语言的发展 MATALAB是一种科学计算软件，主要适用于矩阵运算及控制和信息处理领域的分析设计。它使用方便，输入简洁，运算高效，内容丰富，并且很容易由用户自行扩展，因此，当前已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常用而必不可少的工具。 MATLAB是由美国Mathworks公司与1984年正式推出的，从那时到现在已升级到7.x版本。随着版本的升级，内容不断扩充，功能更强大。特别是在系统仿真和实时运行等方面，有很多新进展，更扩大了它的应用前景。 MATLAB是“矩阵实验室”（MATrix Laboratoy）的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，专门针对科学、工程计算及绘图的需求。它用解释方式工作，键入程序立即得出结果，人机交互性能好，适应于多种平台。MATLAB语言在国外的大学工学院中，特别是数值计算用的最频繁的电子信息类学科中，已成为每个学生都掌握的工具了。它大大提高了课程教学、解题作业、分析研究的效率。 MATLAB语言比较好学，因为它只有一种数据类型，一种标准的输入输出语句，不用“指针”，不需编译，比其他语言少了很多内容;听三、四个小时课，上机练几个小时，就可入门了。以后自学也十分方便，通过它的演示（demo）和求助（help）命令，人们可以方便地在线学习各种函数的用法及其内涵 MATLAB语言的难点是函数较多，仅基本部分就有700多个，其中常用的有二三百个，要尽量多记少查，可以提高编程效率。 3.1.2MATLAB语言的特点 1.矩阵运算：每个变量代表一个矩阵，它以矩阵运算见长；每个元素都看作复数，所有的运算都对矩阵和复数有效。(虚部符号可用i或j) clear %清除内存变量 format short % c1=1-2i,c2=3*(2-sqrt(-1)*3),c3=6+sin(.5)*1j c4=complex(1,2) %建立复数 c1 = 1.0000 - 2.0000i