电磁波的反射及单缝衍射实验
电磁波的衍射与干涉现象实验研究
电磁波的衍射与干涉现象实验研究标题：电磁波的衍射与干涉现象实验研究引言：电磁波是一种无处不在的物理现象，在我们的日常生活中发挥着重要的作用。
电磁波不仅具有传播能量的功能，还展现了一系列精彩绝伦的波动性质，包括衍射与干涉。
本文将针对电磁波的衍射与干涉现象进行实验研究，深入探索其原理与应用。
一、衍射现象实验研究：衍射是电磁波传播过程中，当波遇到绕过或穿过不同形状的障碍物时，波的方向发生改变的现象。
我们通过以下实验来研究衍射现象：实验一：单缝衍射在实验室中，我们设立了一个光源和一个细缝，利用光源发出的单色光通过细缝，然后经过一个屏幕。
当细缝的宽度和光的波长趋近于相等时，我们可以观察到在屏幕上形成一个中央亮度高、两侧逐渐暗淡的条纹。
这种现象就是单缝衍射，是由光波传播的波动性质所决定。
实验二：双缝衍射类似于实验一，我们将两个细缝平行设置，并固定在一个屏幕上。
当单色光通过两个细缝时，我们可以看到在屏幕上形成一系列明暗交替的条纹，即干涉条纹。
这是由于光波经过两个细缝后，不同的波峰和波谷叠加，相长干涉和相消干涉产生的结果。
二、干涉现象实验研究：干涉是波动现象中一种令人着迷的现象，它发生在两个或多个波相遇时。
下面我们将通过实验来研究干涉现象：实验三：透射光的干涉我们将一束单色光通过一个玻璃片，其中一部分光通过透射形成透射光，另一部分光发生反射。
当透射光遇到一面反射板时，透射光的一部分经过反射后与原始光相遇形成干涉。
我们可以观察到屏幕上出现一系列明暗相间的条纹，这是干涉现象的产生。
实验四：反射光的干涉与实验三相似，我们将一束单色光通过一个玻璃片，其中一部分光通过反射形成反射光，另一部分光发生透射。
当反射光遇到一面反射板时，反射光的一部分经过反射后与原始光相遇形成干涉。
同样，我们可以观察到在屏幕上出现一系列明暗相间的条纹。
结论：通过以上实验研究，我们深入了解了电磁波的衍射与干涉现象。
衍射与干涉不仅是电磁波传播过程中的重要现象，还被广泛应用于光学、声学、电磁场理论等领域。
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）π2时衍射出现一级极大值.a sinθ=（2n+1）π2k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−1λa而出现一级极大值时的衍射角为θ=sin−1(3λ2a )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。
电磁场与电磁波单缝衍射实验报告
电磁场与电磁波单缝衍射实验报告单缝衍射实验报告学院: 电子工程学院班级:组员:撰写人:一、【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二、【预习内容】电磁波单缝衍射现象三、【实验设备与仪器】S426型分光仪四、【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，,,1φ,Sinmin,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3,,,,1φ,,Sinmax,,2,,,大，直至出现一级极大值，角度为:实验仪器布置如图2，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。
此实验曲线的中央较平，甚至还有稍许的凹陷，这可能是由于衍射板还不够大之故。
五、【实验步骤】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。
微波光学实验实验报告
实验时间：2023年3月15日实验地点：微波光学实验室实验人员：张三、李四、王五一、实验目的1. 了解微波分光仪的结构、原理及操作方法。
2. 掌握微波干涉、衍射等光学现象的基本原理。
3. 通过实验验证反射规律、单缝衍射规律以及微波的布拉格衍射规律。
4. 利用模拟晶体考察微波的布拉格衍射并测量晶格数。
二、实验原理1. 反射实验：当电磁波遇到反射板时，会发生反射现象。
反射角等于入射角，反射波与入射波同频率、同相位。
2. 单缝衍射实验：当电磁波通过一个狭缝时，会发生衍射现象。
衍射条纹间距与狭缝宽度、入射波波长有关。
3. 布拉格衍射实验：当微波入射到晶格结构中时，会发生布拉格衍射现象。
衍射角与晶格间距、入射波波长有关。
三、实验仪器1. 微波分光仪2. 反射用金属板3. 玻璃板4. 单缝衍射板5. 模拟晶体6. 频率计7. 光电探测器四、实验步骤1. 将微波分光仪连接好，打开电源，预热10分钟。
2. 将反射用金属板放置在分光仪的入射端，调整角度，观察反射现象，记录反射角度。
3. 将单缝衍射板放置在分光仪的入射端，调整狭缝宽度，观察衍射现象，记录衍射条纹间距。
4. 将模拟晶体放置在分光仪的入射端，调整入射角度，观察布拉格衍射现象，记录衍射角。
5. 使用频率计测量入射波频率，并记录数据。
6. 使用光电探测器测量衍射光强，并记录数据。
五、实验数据及结果分析1. 反射实验：入射角为θ1，反射角为θ2，θ1=θ2。
2. 单缝衍射实验：狭缝宽度为a，入射波波长为λ，衍射条纹间距为Δx，Δx=λa/d，其中d为狭缝间距。
3. 布拉格衍射实验：晶格间距为d，入射波波长为λ，衍射角为θ，θ=2arcsin(λ/2d)。
4. 通过实验验证反射规律、单缝衍射规律以及微波的布拉格衍射规律。
六、实验总结本次实验成功完成了微波分光仪的使用、反射实验、单缝衍射实验以及布拉格衍射实验。
通过实验，我们了解了微波光学的基本原理，掌握了微波干涉、衍射等光学现象的基本规律，并验证了相关理论。
电磁波通过单缝时的衍射现象
当点击“正式采集”按钮，会出现正式 采集过程界面如图4。
横坐标 为采集点数
纵坐标 为电压值
察看单缝宽度和微波波长（参数的单位 默认为“厘米” ）， 将其值填入绘图框 下方相应栏中，以便采集结束后进行计 算。
单缝宽度 微波波长
顺时针或逆时针（但只能沿一个方向） 匀速转动微波分光仪的活动臂，随着活 动臂的移动，采集点数依次增加，绘图 框中可实时观察到信号变化。
4 实验报告要求
简述Internet相关资料，简述电磁波与光 波之间的关系； 绘出测试的实验曲线；讨论峰值相对的 误差特性； 讨论衍射条纹出现的原因，分析在固定 波长条件下窄缝宽度a与衍射峰值位置之 间的关系。
3 软件的使用
点击“单缝衍射实验”，会出现““建 议”提示框，这是软件建议选择的“采 集点数”和“脉冲通道”，单击“OK” 按钮，进入“输入采集参数”界面。
注意：若先进行了试采集，在 “正式采 集”之前，必须把实验装置恢复到其初 始状态，方可继续进行“正式采集”工 作！
（思考为什么？）
福建省精品课程
电磁波通过单缝时的衍射现象
厦门大学电磁场与微波技术实验课程组 2008年9月
1 实验原理
如图，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，此时衍 射射角为 ϕ = sin (λ a) ，其中λ是波长， 是a狭缝宽度。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 ϕ = sin (3λ 2a) 。
电压值
点数
单缝衍射实验知识点总结
单缝衍射实验知识点总结一、实验原理单缝衍射实验是通过一块有一个很小孔的不透明屏幕使单一光源的光通过小孔，然后使透过孔的光以环形或曲线形式显示在屏幕上的实验。
这种实验能够证明光是一种波动，也能证明光是电磁波。
当光通过一个很小的缝隙时，光波将被传播到缝的周围，并在屏幕上产生特殊的图案。
这种图案的形式由缝宽度、光的波长和屏幕距离等因素决定。
在单缝衍射实验中，根据夫琅禾费原理，光波在缝隙中传播时，波前被当做光源，在缝条上的各个点发出次级波，波前作为波源是具有球面波特性。
实验的目的是通过观察在屏幕上出现的衍射图案，从中分析出光的波动特性以及推导出一些重要的物理公式。
因此，单缝衍射实验是深入了解光的波动特性和衍射现象的重要手段之一。
二、实验步骤进行单缝衍射实验时，需要以下步骤：1. 准备实验材料：实验材料包括光源、单缝装置、屏幕、测量仪器等。
2. 调整实验装置：将单缝装置放置在光源和屏幕之间，并对其进行调整，使得光源通过单缝后在屏幕上呈现出清晰的衍射图案。
3. 测量实验数据：通过测量仪器对衍射图案的角度、距离等数据进行测量记录。
4. 分析实验结果：根据实验数据进行分析，推导出与光的波动特性相关的物理公式。
5. 总结实验成果：通过实验结果，总结出光的波动特性在单缝衍射实验中的表现，并讨论实验中可能遇到的问题和解决方法。
实验步骤中需要注意的是，实验装置的调整要求精确，尤其是光源和单缝装置的位置和角度。
另外，对衍射图案的观察和测量也需要很高的精度，以确保实验结果的准确性。
三、实验结果分析进行单缝衍射实验后，得到的主要实验结果包括在屏幕上出现的衍射图案以及相应的测量数据。
通过对这些实验结果进行分析，可以得出以下结论：1. 衍射图案：在屏幕上出现的衍射图案通常是一些明暗相间的条纹，这些条纹的形状和间距取决于实验时使用的光源波长、单缝宽度和屏幕距离等因素。
2. 衍射角度和间距：通过测量衍射图案的角度和间距，可以推导出与光波动特性相关的一些物理公式，如夫琅禾费衍射公式、单缝衍射的强度分布公式等。
单缝衍射实验实验报告
单缝衍射实验实验报告实验目的：通过单缝衍射实验，了解光的衍射现象并研究衍射角度、干涉条纹和夫琅禾费衍射公式的性质。
实验原理：单缝衍射是光通过一个狭缝时所产生的现象。
根据惠更斯—菲涅尔原理，光的每一点都可以看作是新的发射光源，新发射光源的干涉形成了一系列的环形波，当这些波到达屏上时，它们波前的相位差使它们叠加产生干涉现象。
夫琅禾费衍射公式可以通过以下公式来描述：sinθ=mλ/a，其中θ为观察角度，m为干涉级次，λ为光的波长，a为狭缝宽度。
实验器材：1.光源：白炽灯或激光器2.单缝：具有可调节缝宽的光屏3.平行光：通过一个透镜将光轴和单缝轴对准实验步骤：1.将平行光通过透镜使其轴对准单缝。
2.用光屏捕捉通过单缝的光，并观察干涉条纹的形成。
3.用尺子测量单缝的宽度。
4.通过调节观察角度，记录光的干涉级次。
5.通过改变光源的波长，记录不同波长下的干涉现象。
实验结果与分析：通过调节观察角度，我们记录了不同的干涉级次，并绘制了干涉级次与观察角度的关系图。
根据夫琅禾费衍射公式，我们可以通过图像的斜率计算光的波长和单缝的宽度。
我们还进行了不同波长下的实验，发现随着波长的增加，干涉级次增加。
这是因为波长越长，波峰之间的距离越大，更多的干涉级次被观察到。
实验结论：通过单缝衍射实验，我们对光的衍射现象有了更深入的了解。
我们观察到干涉条纹的形成以及干涉级次与观察角度的关系，从而验证了夫琅禾费衍射公式。
通过改变波长，我们发现干涉级次的变化，进一步验证了夫琅禾费衍射公式的应用范围。
实验中也存在一些误差，例如仪器精度限制导致的测量误差以及环境光的干扰。
为了减小这些误差，我们可以使用更精确的测量仪器和在实验环境中降低干扰。
总结：本次实验通过单缝衍射实验，对光的衍射现象有了更深入的了解。
我们通过观察干涉条纹的形成和记录干涉级次与观察角度的关系图，验证了夫琅禾费衍射公式。
通过改变波长，我们进一步研究了干涉级次的变化。
实验过程中存在一些误差，但可以通过使用更精确的测量仪器和控制实验环境减小误差。
光的衍射和单缝实验
光的衍射和单缝实验光的衍射是指光线在通过一个孔或者绕过障碍物时，发生形状的扩散和干涉的现象。
衍射现象在我们日常生活中随处可见，例如我们经常可以看到太阳光透过树叶的缝隙，形成美丽的光斑。
在科学研究和实验中，单缝实验是研究光的衍射现象最简单、最直观的实验之一。
本文将介绍光的衍射的基本概念和单缝实验的原理及应用。
一、光的衍射概念光的衍射是指光束通过一个孔或者绕过一个障碍物时，光的波动特性导致光线经过衍射现象扩散和干涉而形成的现象。
光的衍射是光波的传播性质所决定的，具有波粒二象性的光被看作是一种电磁波，通过波动模型可以解释光的衍射现象。
光的衍射可以用赫焦方程进行描述，赫焦方程给出了光的衍射现象所满足的关系。
根据赫焦方程，光的衍射现象受到波长、传播距离和衍射孔的大小等因素的影响。
当光的波长越长，传播距离越短，或者衍射孔的大小越小时，衍射现象越显著。
二、单缝实验原理单缝实验是一种简单而重要的实验，用于研究光的衍射现象。
其原理如下：在单缝实验中，光线通过一个细长的狭缝，并经过其后的屏幕进行观察。
当狭缝的宽度与光的波长相当大小时，光线将会产生明暗相间的干涉条纹。
这是由于当光线通过缝隙时，由于光的波动特性，波前将会被扩散成半球形，并在屏幕上产生干涉现象，形成明暗相间的条纹。
根据夫琅禾费衍射公式，条纹的位置和亮度可以由光的波长和单缝宽度来决定。
单缝实验除了可以用于研究光的衍射现象，还可以用于测量光的波长。
根据夫琅禾费衍射公式，当已知单缝宽度和观察到的条纹位置时，可以通过计算得出光的波长。
三、单缝实验的应用单缝实验作为研究光的衍射现象的基础实验，具有广泛的应用。
1. 光学仪器中的应用：单缝实验可以用于光学仪器的设计和调试。
通过观察和分析单缝实验的干涉条纹，可以评估光学系统的分辨能力和性能，并进行优化设计。
2. 材料分析和表征：单缝实验可以用于材料的表面形貌分析和表征。
通过观察材料表面的光衍射图案，可以了解材料的结构和形貌特征，为材料的制备和应用提供重要的参考。
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电磁波的反射及单缝衍射
实验室名称：2301 实验时间:2017.3.20 姓名：学号: 专业: 指导教师：
45度时:
50度时: 55度时: 60度时: 65度时：
25 30 35 40 45 50 0.10.20.20.10.90.8 0.20.20.20.10.60.1
3540455055
0.10.40.20.50.1
六、实验小结
由实验结果可知，在误差允许范围内，反射角近似等于入射角。
所以电磁波的反射遵循反射定律，即反射线在入射线和通过入射点的法线所决定的平面上，反射线和入射线分居在法线两侧，反射角等于入射角。
由实验结果记录可知，在误差允许范围内，反射角近似等于入射角。
而对于电磁波的衍射，通过分析数据和查找资料可知，当缝宽取7cm和5cm时，即缝宽大于信号源的波长λ时，电磁波可以发生衍射现象。
但通过相关的计算可以得出理论上算出的衍射角和实际测量出来的衍射角大小误差不大，这些差是允许出现的，所以实际测量值可以看做是准确的。
但当缝宽取2cm时，所得出的数据比较紊乱，没有规律，找不到衍射角，通过理论计算也得出错误答案。
这是因为当缝宽小于波长λ时，电磁波不能发生衍射现象。
从实际测得的数据来看也得出了相应的结论。
另外，通过这次试验，我也熟悉了DH926B型微波分光仪的基本使用方法，同时也加深了对电磁波理论相关知识的了解，培养了自己的动手能力。
七、实验思考题
1.电磁波的反射与单色激光的反射有何相同有何不同？
答：相同点：电磁波的反射和单色激光的反射都严格遵循反射定律。
即反射角等于入射角。
不同点：电磁波中包含了不同频率的波成分，能量分散，导致方向性不怎么强，即以面的形式入射。
而单色激光束频率单一，能量高度集中，方向性好。
即反射时以肉眼可见的光波速反射。
总的来说，二者反射的外在表现形式不同，一个为“面”，一个为“线”。
2.试验中，反射角会出现几次极大值？为什么？
答：通过实验数据可得，实验的所有角度出现1次极大值，因为在正常情况下，反射角等于入射角，所以只会出现一次极大值。
3.试验中，反射角没有严格等于入射角，为什么？
答：因为实验存在人为误差，观测最大值时的角度偏差。
由测量者在实验时摆动活动臂使得身体移动，对实验中的反射现象也造成一定的干扰。
环境及周围的人数、嘈杂的声音也会影响。