电磁场与微波测量实验报告实验二单缝衍射实验
题目：电磁场与微波测量实验
学院：电子工程学院
班级：xx
撰写人：xx
组内成员：xxxx
一、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。
二、预习内容
电磁波单缝衍射现象。
三、实验设备
1、S426型分光仪：
用于验证平面波的传播特点，包括不同媒质分界面时发生的反射和折射等诸多问题。
分光仪的部分组件名称和简要介绍如下：
2、DH1121B型三厘米固态信号源
该信号源是一种使用体效应管做震荡源的微波信号源，由振荡器、隔离器和主机组成。三厘米固态振荡器发出的信号具有单一的波长（出厂时信号调在λ=上），当发射喇叭口面的宽边与水平面平行时，发射信号电矢量的偏振方向是垂直的。可变衰减器用来改变微波信号幅度
的大小，衰减器的度盘指示越大，对微波信号的衰减也越大。晶体检波器可将微波信号变成直流信号或低频信号（当微波信号幅度用低频信号调制时）。
四、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，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：
。
五、实验步骤
1、连接好仪器，调整衍射板缝宽至70mm，将该板固定在支座上，板平面和工作平台的90刻度线一致；
2、转动小平台使固定臂的指针指向小平台的180刻度处，此时小平台的0刻度就是狭缝平面的法线方向；
3、打开三厘米固态信号源，电流表偏转一定角度，调节信号电平使表头指示接近满度；
4、记录下0度时电流表刻度，从可动臂向小圆盘方向看去，每向左旋转2度，记下一组刻度值，直到角度达到52度；
5、将可动臂旋转回0度，记下电流表数值，接下来每向右旋转2度，记下一组数值，由于旋转空间有限，我们取到了24度；
6、保持输出信号不变，调整衍射板缝宽至50mm，重复上述步骤，记录多组数据；
7、保持输出信号不变，调整衍射板缝宽至20mm，重复上述步骤，记录多组数据；
8、根据实验结果绘制出单缝衍射强度与衍射角的关系曲线，计算一级极小和一级极大的衍射角理论值，并与实验结果进行比较分析。
六、实验结果及分析
1、理论计算：
一级极小值为，一级极大值为，所以：
①当=70mm，λ=32mm时，1=，1=；
②当=50mm，λ=32mm时，2=，2=；
③当=20mm，λ=32mm时，，无实际意义，所以不存在一级
极大值和一级极小值。
2、实验数据：
缝宽左侧衍射强度右侧衍射强度
420416
444118
4611012
481223
50590
52282
3、衍射曲线为：
①=70mm，λ=32mm的衍射曲线：
②=50mm，λ=32mm的衍射曲线：
④=20mm，λ=32mm的衍射曲线：
由实验数据和曲线可得：
①当=70mm，λ=32mm时，左侧一级极小值28，一级极大值为48，
右侧未测得一级极大值和一级极小值；
②当=50mm，λ=32mm时，左侧一级极小值36，一级极大值为40，
右侧未测得一级极大值和一级极小值；
③当=20mm，λ=32mm时，左侧一级极小值26，一级极大值为32，
右侧一级极小值10，一级极大值为18。
4、实验理论与实验结果比较分析：
①当=70mm，λ=32mm时：
衍射角度一级极小值一级极大值
理论值
实验测量值2848
由上表可知，当=70mm，λ=32mm时实验的理论值与测量值十分接近，误差较小，可以验证单缝衍射定理。
②当=50mm，λ=32mm时：
衍射角度一级极小值一级极大值
理论值
实验测量值3640
由上表可知，当=50mm，λ=32mm时一级极小值的理论值与测量值十分接近，误差较小。但是一级极大值的理论值为，数值较大，超出了此次试验的测量范围，未得到理论值附近的测量结果；实际测量结果中显示极大值是40，该值是由于外界干扰引起的衍射曲线的一个小波动，不能作为一级极大值使用，所以不能验证单缝衍射定理一级极大值的求解方法是否成立。
③当=20mm，λ=32mm时：
衍射角度理论值左侧右侧
一级极小值无2610
一级极大值无3218
当=20mm时，λ=32mm，对于公式无实际意义，所以不能根据单缝衍射定理求得一级极小值与极大值，在实验中表现为不能成功产生衍射现象。由衍射曲线得到的极值是无规律上下波动的结果，无法得出一级极大和一级极小对应的衍射角度。
实验结论：发生衍射现象时，在一定精度范围内，单缝衍射定理成立。
七、实验结果误差分析
①此次实验是在室内进行，各组同学进行实验操作时彼此距离较近且各组的发射天线、接收天线的方向基本一致，所以会对实验结果产生一些不可避免的干扰。
②除此之外，进行调整仪器两臂之间的角度、改变狭缝的宽度等操作时，没有精密的校准装置，较为粗略，也会引入一些误差。