电磁场实验 实验三电磁波的双缝干涉实验.docx

北京邮电大学电磁场与微波测量实验报告实验三 电磁波的双缝干涉实验一、实验目的1、通过实验观察并测量双缝干涉的现象及特征2、掌握来自双缝的两束中央衍射波相互干涉的影响二、实验设备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、双缝板三、实验原理图3.1 双缝干涉如图3.1所示，当一平面波垂直入射到一金属板的两条狭缝，则每一条狭键就是次级波波源由两缝发出的次级波是相干波，因此在金属板的背后面空间中，将产生干涉现象当然，光通过每个缝也有衍射现象，因此实验将是衍射和干涉两者结合的结果为了只研究主要是由于来自双缝的两束中央衍射波相互干涉的结果，需令双缝的缝宽接近，例如：，这时单缝的一级极小接近530因此取较大的，则干涉强度受缝衍射的影响小，当较小时，干涉强度受单缝衍射影响大 干涉加强的角度为：，式中K=l、2、……；干涉减弱的角度为：式中K=l、2、……四、 实验内容及步骤1、 如图3.2连接仪器； 图3.2 双缝干涉实验系统2、调节双缝板，使缝的宽度为合适值3、将双缝安装到支座上，使狭缝平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致，此刻线应与工作平台上的900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1800处，此时小平台的00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00开始，在双缝的两侧使衍射角每改变10读取一次表头读数，并记录下来（注：由于衍射板横向尺寸小，所以当b取得较大时，为了避免接收喇叭直接收到发射喇叭的发射波或通过板的边缘过来的波，活动臂的转动角度应小些7、实验结束，关闭电源，将衰减器的衰减调至最大五、 实验结果及分析（1）双缝干涉实验：a=40mm,b=80mm λ=32mm角度（º）左侧干涉强度（μA）右侧干涉强度（μA）左右干涉强度平均值（μA）010010010019092912828684364807244862555264133.56820147274.58031.59010.51011111211.51280413182101426101815382129.516463540.5175842501862505619625257205858582152565422445248233446402422403125122619264181127163.528021290003020131211.5324233362434108935214836182019372020203824262539303030 由以上数据可知，实验测得一级极大干涉角在20º附近，一级极小干涉角在29º附近。

λ=32mm，代入公式得理论值一级极大干涉角ϕ=sin-1λa+b=sin-132120=15.47º，一级极小干涉角ψ=sin-132∙λa+b=sin-132∙32120=23.58º干涉曲线如下图所示：角度（º）一级极大干涉角一级极小干涉角干涉强度（μA） （2）双缝干涉实验：a=30mm,b=70mm λ=32mm角度（º）左侧干涉强度（μA）右侧干涉强度（μA）左右干涉强度平均值（μA）01001001001100949729892953889089466887755882706407256724604281246299828181041811118121012121011132210161432122215461832165822401772285018807075198692892092969421909090228484842372807624567063254262522618583827203226288241629412830184.5310423202133010.53400035100.53620137613.5381015.539182104022815412814214228202443282627 由以上数据可知，实验测量得一级极大干涉角在20º附近，一级极小干涉角在34º附近。

若用理论值λ=32mm计算，代入公式得理论值一级极大干涉角ϕ=sin-1λa+b=sin-132100=18.66º，一级极小干涉角ψ=sin-132∙λa+b=sin-132∙32100=28.69º 干涉曲线如下图所示：一级极大干涉角一级极小干涉角角度（º）干涉强度（μA）（3）双缝干涉实验：a=30mm,b=50mm λ=32mm角度（º）左侧干涉强度（μA）右侧干涉强度（μA）左右干涉强度平均值（μA）01001001001969897288949137680784626463550444764432387422031838122593662110242131118091210051340214624151089161814161722282518223026192832302032383521384642224250462348545124485350.5254846472646444527424041284030352932222730301422312010153212810336243442335312362013720138000390004002141042422854361084491411.545101512.5由以上数据可知，实验测量得一级极大干涉角在23º附近，一级极小干涉角在38º附近。

若用理论值λ=32mm计算，代入公式得理论值一级极大干涉角ϕ=sin-1λa+b=sin-13280=23.58º，一级极小干涉角ψ=sin-132∙λa+b=sin-132∙3280=36.87º 干涉曲线如下图所示：一级极小干涉角一级极大干涉角角度（º）干涉强度（μA）一、 误差分析 比较理论值和实验值可得，第一次实验中实验值与λ=39.184mm下的理论值较为接近，第二次实验中实验值与λ=32mm下的理论值较为接近这是因为在实验室过程中，很容易受到其他实验设备的干扰，导致微波在传播中不稳定，影响实验数据的准确性测量波长时也存在同样的问题，所以λ的测量值也只是近似结果 另外，单缝衍射的干扰、读数不准确也会对实验结果造成影响二、 思考题（1）试阐述a、b变化对干涉产生的影响答：<1>当缝的大小a很大时光线直接穿过双狭缝，出现在屏上的是一亮斑而不是干涉条纹，随着缝的大小a减小，屏上开始慢慢出现了干涉条纹，当缝的大小继续减小时，屏上的图像不单只是干涉图样，还出现了另一种光的相干叠加现象——衍射<2>在单色光照射时，在保持其他参数不变的条件下，只改变双缝间距b，随着 b依次增大时，干涉条纹的缝宽应变窄，条纹变密.（2）假设b趋近于0，实验结果的变化趋势如何？答：若b趋近于0，则干涉现象越来越不明显，如果缝宽足够小，则类似于单缝衍射实验。