北邮电磁波与微波测量实验报告 第二次.docx
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北邮电磁波与微波测量实验报告第二次
电磁波与微波测量
实验报告
电子工程学院
实验三双缝干涉实验
一、实验目的
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
S426型分光仪
三、实验原理a
当一平面波垂直入射到一金属板的两条狭线，b
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，令双缝的缝宽a接近λ，例如：
λ=32mm，a
a=40mm，这时单缝的一级极小接近530。
因此取较大的图3－1双缝干涉
b，则干涉强度受缝衍射的影响小，当b较小时，干涉强度受单缝衍射影响大（如图3－1所示）。
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、实验内容与步骤
如图3－2所示，仪器连接时，预先接需要调整双缝缝衍射板的缝宽，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。
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。
图3－2双缝干涉实验仪器的布置
五、实验数据及分析
角度/度
缝宽=40mm
双缝间距=80mm
波长=32mm
右衍射强度
缝宽=30mm
双缝间距=70mm
波长=32mm
右衍射强度
缝宽=30mm
双缝间距=50mm
波长=32mm
右衍射强度
0
100
57
100
1
94
48
90
2
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35
78
3
59
22
60
4
38
12
51
5
14
6
37
6
4
4
26
7
0
3
14
8
0
3
8
9
0
5
4
10
2
8
1
11
12
12
0
12
23
16
0
13
40
20
0
14
58
26
2
15
60
37
6
16
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50
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17
80
63
18
18
84
80
30
19
90
96
40
20
92
100
48
21
90
94
50
22
78
84
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44
24
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25
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34
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8
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28
4
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2
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2
28
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2
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8
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2
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6
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50
40
51
32
51
48
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46
10
14
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37
2
3
53
37
1
2
54
22
0
0
55
10
5
56
1
57
0
第一组数据的第一级极大在0度左右，第一级极小在7度左右；第二极大在20度左右，第二极小在31度左右，第三极大在40度左右，第三极小在46度左右。
第二组数据的第一级极大在0度左右，第一级极小在7度左右；第二极大在20度左右，第二极小在28度左右，第三极大在37度左右，第三极小在42度左右。
第三组数据的第一级极大在0度左右，第一级极小在12度左右；第二极大在22度左右，第二极小在27度左右，第三极大在32度左右，第三极小在38度左右。
六、数据分析：
1）、从总体上看，入射角与反射角相差不大，在误差范围内可以近似认为相等，验证了电磁波的衍射定律。
2）、由于仪器产生的系统误差无法避免，并且在测量的时候产生的随机误差，所以左侧衍射强度不会完全等于右侧衍射强度，但是两边的强度趋势基本可以保持一致，说明其中一侧数据受到的外界干扰比较强，
误差分析：
在实验过程中，由于本组仪器受到其他组同学实验仪器发出的电磁波的干扰，接收的电磁波与理论电磁波有差异，对结果影响较大。
实验中，读数均由同学目测，因此读数误差也较大。
当缝宽=40mm双缝间距=80mm波长=32mm时，衍射强度随角度变化关系如下图
当缝宽=30mm双缝间距=70mm波长=32mm时，衍射强度随角度变化关系如下图
当缝宽=30mm双缝间距=50mm波长=32mm时，衍射强度随角度变化关系如下图
思考题
1、答：
当a+b越大时，第一级极大和极小出现的角度将会逐渐变小；
当a+b越小时，第一级极大和极小出现的角度将会逐渐变大。
2、答：
当b趋近于0时，第一级极大出现的地点将主要取决于a的取值。
实验四迈克尔逊干涉实验
一、实验目的
掌握平面波长的测量方法
二、实验设备
S426型分光仪
三、实验原理
迈克尔逊干涉实验的基本原理见图4－1，在平面波前进的方向上放置成450的半透射板。
由于该板的作用，将入射波分成两束波，一束向A方向传播，另一束向B方向传播。
由于A、B处全反射板的作用，两列波就再次回到半透射板并到达接收喇叭处。
于是接收喇叭收到两束同频率，振动方向一致的两个波。
如果这两个波的位相差为2π的整数倍。
则干涉加强；当位相差为π的奇数倍则干涉减弱。
因此在A处放一固定板，让B处的反射板移动，当表头指示从一次极小变到又一次极小时，则B处的反射板就移动λ／2的距离．因此有这个距离就可求得平面波的波长。
A（固定反射板）
发射喇叭
B（可移反射板）
接收喇叭
图4－1迈克尔逊干涉实验原理
四、实验内容及步骤
如图4－2所示，使两喇叭口面互成900。
半透射板与两喇叭轴线互成450，将读数机构通过它本身上带有的两个螺钉旋入底座上，使其固定在底座上，再插上反射扳，使固定反射板的法线与接受喇叭的轴线一致，可移反射板的法钱与发射喇叭轴线一致。
实验时。
将可移反射板移到读致机构的一端，在此附近测出一个极小的位置，然后旋转读数机构上的手柄使反射扳移动，从表头上测出（n＋1）个极小值，并同时从读数机构上得到相应的位移读数，从而求得可移反射板的移动距离L。
则波长
。
图4－2迈克尔逊干涉实验仪器的布置
五、实验数据及分析
实验数据表格如下：
1（mm）
2（mm）
3（mm）
D1
0.890
0.421
0.658
D2
18.650
18.113
8.598
D3
34.699
35.588
35.088
D4
51.805
51.404
52.498
波长
33.953
33.989
34.060
平均值
34.001
计算传播常数：
很据公式传播常数K=2∏/入得，K≈0.185
波长分析：
根据仪器表上得到的频率计算出的波长为34.001mm,与实验测得的实际波长32.020mm相差不大，在误差允许范围内具有正确性。
误差分析：
（1）由于实验的测量度数较小，因此人为的读数误差对实验影响很大。
（2）实验仪器的精确度的关系以及镜片的清晰程度，读数十会导致误差。
（3）由于实验时操作的不当影响实验效果的准确度，也会导致部分误差。
（4）在实验过程中，外界的电磁波以及其他实验组仪器产生的电磁波多此次实验均有影响。
（5）在误差允许的范围内，此实验具有正确性。
思考题：
测量波长时，介质板位置如果旋转90度，将会出现什么现象，能否准确测量波长？
答:
如上图，两条路依然会有波程差，但是，有一条路的电磁波经过两次半透射板，又经过两次反射，所以这条路上电磁波的衰弱程度会远远大于另一条路的电磁波，所以当两条波合成的时候，干涉的增强和衰减作用就没有那么明显了，所以不能准确测量波长。
实验总结：
通过这次实验，我们更加熟悉了S426型分光仪的使用，也感受到电磁波与光波一样，存在类似的反射与干涉现象，从中体会到了电磁波的波动性，让我们对看不见的电磁波有了更加直观的感受。
我们感到深受启发。
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