《电磁场与微波实验二报告――电磁波通过单缝时的衍射现象-解读》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电磁场与微波实验二报告――电磁波通过单缝时的衍射现象-解读（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电磁波通过单缝时的衍射现象1. 实验原理如图1，当一平面波入射到一宽度和波长可比拟的狭缝时，就发生衍射的现象。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，此时衍射角为，其中是波长，a是狭缝宽度。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。 2. 实验步骤(1 系统构建如图2(2 开启DH1121B型三厘米固态信号源，调整DH926B型微波分光仪单缝衍射板的缝宽，将该板放到支座上，应使狭缝平面与支座下面的小圆盘上的9090刻度线保持一致。转动小平台使固定臂的指针在小平台的180度刻度处，此时小平台的
2、0刻度就是狭缝平面的法线方向，这是调整信号电平使DH926AD型数据采集仪表头指示接近满刻度。 (3 根据微波波长以及缝宽，可以计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。(4 将DH926AD型数据采集仪配备的USB电缆线的两端根据具体尺寸连接到数据采集仪的USB口和计算机的USB口，此时DH926AD型数据采集仪的USB指示灯亮（蓝色），表示已连接好。然后打开DH926AD型数据采集仪的电源开关，电源指示灯亮（红色），将数据采集仪的通道电缆线两端分别连接到DH926B型微波分光仪分度转台底部的光栅通道插座和数据采集仪的相应通道口上。(5 最后察看D
3、H1121B型三厘米固态信号源的“等幅”和“方波”档的设置，将DH926AD型数据采集仪的“等幅/方波”设置按钮设为等同于DH1121B型三厘米固态信号源的设置（工作状态：“等幅”档）(6 获得的实验曲线中央可能较平，甚至还有稍许的凹陷，这可能是由于衍射板不够大等原因所造成的。(7 点击“单缝衍射实验”，会出现“建议”提示框，这是软件建议选择的“采集点数”和“脉冲通道”，单击“OK”按钮，进入“输入采集参数”界面。3. 实验结果当a/=2.5时，选取a=8cm,=3.2cm,f=9.37GHz,微波源刻度值调整至4.591mm图中每两个采样点之间的间隔为1度。可以看出，左侧一级极小值出现在1=
4、26度处，一级极大值出现在2=35度处；右侧一级极小值出现在3=25度处，一级极大值出现在4=33度处。左右几乎对称，误差很小。当a/=1.5时，选取a=4.8cm,=3.2cm,f=9.37GHz,微波源刻度值调整至4.591mm图中每两个采样点之间的间隔为1度。可以看出，左侧一级极小值出现在1=27度处，一级极大值出现在2=30度处；右侧一级极小值出现在3=26度处，一级极大值出现在4=30度处。左右几乎对称，误差很小。但是中央明纹非常糟糕，凹凸不平，说明一部分微波从衍射板外侧绕行到达数据采集仪造成了干扰。4. 结果分析与讨论(1 根据惠更斯的子波原理，波前上的各个点都可以看成是新的子波波
5、源，它们所发出的子波在空间相干叠加，产生明、暗条纹，空间某一点处光振动的振幅取决于各子光波在该点处的叠加结果。(2现设一束波垂直入射在宽度为b的 窄缝上，把子波的某一个传播方向与入射波的前进方向之间的夹角称为衍射角，首先分析沿入射波前进方向(=0的那束子波，经透镜会聚于焦点O上。由于在狭缝处的波面AB上各子波源的振动相位相同，而且透镜又不会引起附加的波程差，因此各子波在到达屏幕上O点时的相位相同，以致干涉相长，出现中央明纹，然后在分析沿衍射角传播的那一束出射波，经透镜会聚于焦平面上的P点，显然各光线经历的光程不同，P点处的明暗条纹取决于各条波线的光程差，从图12-30看出，BC是垂直于各条波线
6、的一个平面，由于透镜不引起附加的波程差，因此从BC面上的各点到P点的光程相等，显然光程差出现在波面AB和BC面之间。狭缝边缘出射的两条波线的波程差最大，为，菲涅尔把位于狭缝处的波前分为若干个波带，每条波带相当于一个子波源，在衍射角方向，相邻两波带发出的子波之光程差正好是/2，这样的波带称为半波带，如图12-31所示。显然半波带的个数与衍射角有关，为，角越大，半波带个数越多。如果在某个衍射角方向狭缝正好可以分割为偶数个半波带，那么由于相邻两列子波的波程差为/2，则它们到达屏幕时正好反相位，因此各波带发出的子波两两相消，屏幕上的P处出现暗纹；如果在某个衍射方向狭缝正好可以分割为奇数个半波带，那么由于各相邻子波两两相消，还剩余一个波带发出的子波抵达屏幕，因此出现明纹。根据上述讨论，夫琅禾费单缝衍射条纹的明暗条件为 暗纹 明纹式中k为衍射级，分别称为一级暗纹（明纹）、二级暗纹（明纹）、由以上两式知，衍射图样与狭缝宽度有关，对于波长确定的波来说，缝宽b越小，衍射角越大，衍射越显著，反之衍射越不明显。矮化砧嫁接的苹果树树冠体积小于乔化砧嫁接的苹果树树冠体积，矮化砧苹果树单株产量低于乔化砧苹果树，所以，栽植矮化苹果树必须根据不同的矮化砧木和不同类型的短枝型品种适当加大栽培密度
