北邮电磁场实验 单缝衍射实验Word文档下载推荐.docx
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3.1.3实验分析4
3.2单缝衍射实验二4
3.2.1实验测量数据4
3.2.2理论分析5
3.2.3实验分析5
3.3单缝衍射实验三5
3.1.1实验测量数据5
3.1.2理论分析7
3.1.3实验分析7
4.数据与误差分析7
4.1数据分析7
4.2误差分析7
4.2.1导致误差出现的可能原因7
4.2.1减小误差的方法7
5.思考题(无)8
6.实验心得与体会8
1.实验内容
1.1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.
1.2实验设备
S426型分光仪。
1.3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90°
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180°
处,此时小平台的0°
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0°
开始,在单缝的两侧使衍射角每改变2°
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。
具体步骤:
1.连接好系统,开启信号源。
2.将单缝衍射板的缝宽调整为70mm左右,将其安放在支座上,衍射板的边线与刻度盘上两个90°
对齐;
3.依次微调发射喇叭、衍射板、接收喇叭,使衍射强度分布的中央极大位于0°
;
调节发射和接收衰减器,使中央极大值的信号电平处于80—90μΑ;
在500的范围内转动接收天线,观察衍射强度分布,认为分布合理后开始测量。
4.将微波分光仪的活动臂转到衍射角从衍射角0°
读取一次表头读数,并记录下来。
5.作出单缝衍射的相对强度与衍射角的关系曲线(以衍射角为横轴,电流值为纵轴),确定出极大和极小衍射角的实验值。
2.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,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大,直至出现一级极大值,角度为:
(如左图所示)
3.实验数据
3.1单缝衍射实验一
α=70㎜,λ=32㎜
3.1.1实验测量数据
角度
左侧衍射强度(uA)
右侧衍射强度(uA)
0°
100.0
2°
98.0
4°
94.0
92.0
6°
86.2
84.2
8°
70.0
66.0
10°
53.0
48.0
12°
50.0
44.0
14°
40.8
42.0
16°
39.0
38.0
18°
18.0
20°
8.0
22°
4.0
24°
2.2
26°
2.0
28°
30°
3.8
32°
34°
36°
38°
0.8
40°
3.0
42°
5.2
44°
46°
48°
50°
52°
空白部分由于仪器位置原因无法测量。
根据实验数据作图如下:
3.1.2理论分析
一级极小值
=
=27.20
一级极大值
=43.30
3.1.3实验分析
左
右
理论值
测量值
理论值
27.2°
28°
无
43.3°
44°
3.2单缝衍射实验二
α=50㎜,λ=32㎜
3.2.1实验测量数据
98.8
96.0
94.6
90.0
78.8
74.8
68.0
65.0
60.2
62.0
49.6
40.0
27.0
17.0
12.0
18.2
16.0
3.2
0.2
1.2
1.0
根据实验数据作图如下:
3.2.2理论分析
一级极小值
=39.8°
=73.7°
3.2.3实验分析
39.80
420
73.70
3.3单缝衍射实验三
α=20㎜,λ=32㎜
60.8
50.2
51.0
46.0
58.0
56.0
54.0
48.2
40.6
32.0
26.0
20.2
15.0
23.2
24.2
12.2
4.6
30.0
31.0
=27.2°
=43.3°
无
4.数据与误差分析
4.1数据分析
由上述分析可知,实验数据与理论数据存在一定误差
α=70mm,λ=32mm一级极小对应衍射角的相对误差=(28-27.2)/27.2=2.94%
一级极大对应衍射角的相对误差=(44-43.3)/43.3=1.62%
α=50mm,λ=32mm一级极小对应衍射角的相对误差=(42-39.8)/39.8=5.53%
4.2误差分析
4.2.1导致误差出现的可能原因
1.电流表精确度不理想;
2.衍射角的角度间隔过大;
3.人为误差,对电流表进行读数时可能会出现误差;
4.实验环境不理想,周围声音以及人员走动都会对实验数据产生影响;
4.2.1减小误差的方法
1.可以在理论值附近减小衍射角的间隔,使间隔为1
2.对电流表进行读数时,待读数稳定后再进行读数
3.尽量保持实验环境不变
5.思考题(无)
6.实验心得与体会
通过实验一电磁波的反射与折射实验我们初步学习了S426型分光仪的使用方法,实验二是在实验一的基础上进行更进一步的学习。
通过这两个比较简单的实验,我们了解了该仪器的原理和构造,学会了如何使用该仪器。
实验开始前,我们需回顾单缝衍射的相关理论知识,对实验结果有深层次的理解。
实验数据比较复杂,读数及记数时要专心、耐心。
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