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。

图7双缝干涉实验的数据曲线
在双缝干涉实验中，已知λ=32mm，a=50mm，b=30mm，则有：
干涉减弱发生的角度为∘
干涉增强发生的角度为∘
图7的左半部，双缝干涉减弱发生在14∘附近，增强发生在28∘附近；
图5的右半部，双缝干涉减弱发生在12∘附近，增强发生在25∘附近。

可见，实际情况与理论基本相近。

而实验数据中极大值和极小值的度数均比理论值稍大一些，其可能原因有以下几点:
1、由于实验对周围环境要就较高，而实验室人太多，导致反射过多，手臂的晃动对度数的大小都有影响，所以很可能对度数造成了误差;
2、由于双缝衔射板的度数不是很精确，调双缝宽度的时候可能造成较大的误差;
3、仪器的喇叭天线有些松动，旋转转动臂时可能因晃动而造成误差。

七、实验结论与感悟（或讨论）
（总结实验；对实验的感受和领悟；以及对实验中某些问题、现象、方法、数据、结果等等内容的讨论。

）
本实验包括单缝衍射实验和双缝干涉实验，通过这两个实验，我了解了该仪器的原理和构造，学会了运用该仪器。

由于实验数据比较多，读数要耐心专心，而且实验前最好学习有关单缝衍射的相关知识这样才能更好的判断数据的准确度，同时对之后的数据分析也有很大的帮助。

在实验数据处理时，要结合实验原理进行深入理解，并认真分析误差和实验影响因素。