北京郵電大學(xué)電磁場(chǎng)與微波測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)三電磁波雙縫干涉實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察和測(cè)量雙縫干涉的現(xiàn)象和特征。 2. 掌握來(lái)自雙縫的兩個(gè)中心衍射波相互干涉的影響。 2、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 微波譜儀、三厘米固態(tài)振蕩器、喇叭天線、可變衰減器、晶體探測(cè)器、雙縫平板 3、實(shí)驗(yàn)原理圖 3.1 雙縫干涉圖 3.1 雙縫干涉如圖 3.1 所示。 當(dāng)平面波垂直入射到金屬板的兩個(gè)狹縫時(shí)，每個(gè)狹縫都是一個(gè)二次波源。 兩個(gè)狹縫發(fā)出的二次波是相干波，因此在金屬板后面的空間中會(huì)發(fā)生干涉。 當(dāng)然，光通過(guò)每個(gè)狹縫時(shí)也會(huì)發(fā)生衍射，因此實(shí)驗(yàn)將是衍射和干涉結(jié)合的結(jié)果。 為了只研究主要是來(lái)自雙縫的兩個(gè)中心衍射波相互干擾的結(jié)果，需要使雙縫的縫寬接近，例如：此時(shí)，一階最小值單縫衍射角接近530，因此該值越大，干涉強(qiáng)度受縫衍射的影響越小； 如果較小，則單縫衍射對(duì)干涉強(qiáng)度的影響較大。 干擾加強(qiáng)的角度為：，其中K=l，2，……； 干擾減弱的角度為： 其中K=l，2，……實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟如圖3.2所示連接儀器； 圖3.2 雙縫干涉實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 2. 調(diào)整雙縫板，使縫寬達(dá)到合適的值。 3、將雙狹縫安裝在支架上，使狹縫平面與支架下方小圓盤(pán)上的一對(duì)刻線一致。 此時(shí)的線應(yīng)與工作平臺(tái)上900刻度上的一對(duì)線一致。
4、旋轉(zhuǎn)小平臺(tái)，使固定臂指針位于小平臺(tái)1800°處。 此時(shí)小平臺(tái)的00即為狹縫平面的法線方向。 按照信號(hào)源操作步驟打開(kāi)電源，調(diào)節(jié)衰減器，使信號(hào)電平讀數(shù)接近滿量程。 6、從衍射角00開(kāi)始，雙縫兩側(cè)衍射角每次變化10時(shí)讀取儀表讀數(shù)，并記錄（注：由于衍射板橫向尺寸較小，當(dāng)b較大時(shí)，為了避免接收揚(yáng)聲器直接接收到發(fā)射揚(yáng)聲器的發(fā)射波或通過(guò)板邊緣傳來(lái)的波，活動(dòng)臂的旋轉(zhuǎn)角度應(yīng)較小。） 7、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉電源。并將衰減器的衰減量調(diào)整到最大。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（1）雙縫干涉實(shí)驗(yàn)：a=40mm，b=80mm角度（o）左干涉強(qiáng)度（μA右干涉強(qiáng)度（μA平均左、右干涉強(qiáng)度）（μ..58031.59010.... 30 從上述數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的一階最大干涉角在20o左右，一階最小干涉角在29o左右。
λ=32mm，代入公式可得？ = 一階最小干涉角 ψ = 干涉曲線如下所示： 角度(o) 一階最大干涉角 一階最小干涉角 角度(o) 一階最大干涉角 一階最小干涉角 干涉強(qiáng)度 ( μA) (2)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)：角度(o)左干涉強(qiáng)度(μA右干涉強(qiáng)度(μA平均左、右干涉強(qiáng)度)(μ.53010....由以上數(shù)據(jù)可以看出實(shí)驗(yàn)測(cè)得的一階最大干涉角在20o左右，一階最小干涉角在34o左右 若理論值λ=32mm?=一階最小干涉角ψ=干涉曲線如圖所示。下圖：一階最大干涉角、一階最小干涉角(o) 一階最大干涉角、一階最小干涉角(o) 干涉強(qiáng)度(μA) (3) 雙縫干涉實(shí)驗(yàn)：a角度（o） 左干涉強(qiáng)度（μA，右干涉強(qiáng)度（μA），左右干涉強(qiáng)度平均值（μ...5） 從以上數(shù)據(jù)可以看出雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)經(jīng)測(cè)量，一階最大干涉角在23o左右，一階最小干涉角在38o左右。
如果理論值λ=32mm？ = 一階最小干涉角 ψ = 干涉曲線如下圖所示： 一階最小干涉角、一階最大干涉角 (一階最小干涉角、一階最大干涉角) 角(o)通過(guò)理論值與實(shí)驗(yàn)值的比較，可以得到干擾強(qiáng)度（μA）誤差分析。 第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，在λ=39.184mm處實(shí)驗(yàn)值更接近理論值。 第二次實(shí)驗(yàn)中，在λ=32mm處實(shí)驗(yàn)值更接近理論值。 此外，單縫衍射的干擾和讀數(shù)不準(zhǔn)確也會(huì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 問(wèn)題（1）嘗試解釋a和b的變化對(duì)干擾的影響。 答：當(dāng)狹縫尺寸a較大時(shí)，光線直接通過(guò)。 使用雙縫時(shí)，屏幕上會(huì)出現(xiàn)亮點(diǎn)，而不是干涉條紋。 隨著狹縫a尺寸的減小，干涉條紋開(kāi)始慢慢出現(xiàn)在屏幕上。 當(dāng)狹縫的尺寸繼續(xù)減小時(shí)，屏幕上的圖像不僅僅是干涉圖案，還出現(xiàn)了光的另一種相干疊加現(xiàn)象——衍射。 當(dāng)采用單色光照射時(shí)，在保持其他參數(shù)不變的情況下，僅改變雙縫間距b。 隨著 b 依次增加。 ，干涉條紋的狹縫寬度變窄英語(yǔ)作文，條紋變密。 （2）假設(shè)b趨近于0，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的變化趨勢(shì)如何？ 答：如果b接近0，干涉現(xiàn)象就會(huì)越來(lái)越不明顯。 如果狹縫的寬度足夠小雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，就類似于單縫衍射實(shí)驗(yàn)。