电磁场与微波实验三报告——双缝干涉实验.docx

电磁场与微波实验三报告——双缝干涉实验双缝干涉实验实验原理如右图所示,当一平面波垂直入射到一金属板的两条狭缝上时,则每一条狭缝就是次级波波源。由同一波源到达两缝后所发出的次级波是相干波,因此在金属板后面的空间中将产生干涉现象。当然,当光通过每条缝时也会出现前面所讨论过的衍射现象,因此这项实验是干涉和衍射两者结合的结果,为重点研究干涉的结果,可以通过控制波长和缝隙宽度来使衍射的现象减弱。假设b为双缝的间距,a仍为缝宽,取a尽量接近波长λ。在这样的条件下当取较大的b时,干涉强度受单缝衍射的影响较小,反之,当b较小时,干涉强度受单缝衍射影响较大。干涉加强的角度为半波长的偶数倍处:式中K=1,2,…;干涉减弱的角度为半波长的奇数倍处:式中K=1,2,…。只要a、b选取合理,可以只对1级极大的干涉角和0级极小的干涉角进行讨论。实验步骤实验平台搭接如上调整双缝板的缝宽到所需大小,将狭缝板放到支座上,使板面与小圆盘上的90-90刻线一致。固定臂的指针指在小平台的180刻度处。调整信号电平使数据采集仪接近满刻度。(注意:双缝板的两面材料不同)开始实验前,检查实验装置状态,注意仪器保护。(尤其三厘米固态信号源)察看三厘米固态信号源的“等幅”和“方波”档的设置,将数据采集仪的“等幅/方波”设置按钮等同于三厘米固态信号源的设置。由于双缝板横向尺寸有限,b选取较大时,接收端转角过大,易使微波直接被接收端接收,使数据产生偏差。在主菜单页面点击“双缝干涉实验”,弹出“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”进入“输入采集参数”界面。本实验默认选取通道1作为光栅通道插座和数据采集仪的数据接口。采集点数可根据提示选取。在“输入采集参数”界面点击“试采集”按钮,可预览采集过程。试采集后,若开始“正式采集”,务必要把实验装置恢复到实验的初始状态,方可继续进行“正式采集”工作!本实验采集180个点,采集结束后,可对数据进行保存,点击“保存数据”按钮进行保存。默认存储路径为本软件安装的根目录,保存格式是以“.txt”为扩展名的文本文件。实验结果当λ=,f=,=4cm,λ=,b/a=,左侧第0级极小干涉角φ1=9度,第1级极大干涉角φ2=17度,右侧第0级极小干涉角φ3=9度,第1级极大干涉角φ4=19度,曲线较为对称,干涉显著。当a=4cm,λ=,b/a=,左侧第0级极小干涉角φ1=10度,第1级极大干涉角φ2=18度,右侧第0级极小干涉角φ3=12度,第1级极大干涉角φ4=23度,曲线较为对称,干涉显著。当a=6cm,λ=,b/a=,左侧第0级极小干涉角φ1=8度,第1级极大干涉角φ2=14,右侧第0级极小干涉角φ3=7,第1级极大干涉角φ4=13度,曲线对称性不佳,可能是转动臂的转动角度过大的原因或者是实验板大小受限,双缝板上缝隙处侧边还留有小缝隙的缘故。当a=6cm,λ=,b/a=,左侧第0级极小干涉角φ1=8度,第1级极大干涉角φ2=15,右侧第0级极小干涉角φ3=8,第1级极大干涉角φ4=14度,曲线对称性不佳,可能是转动臂的转动角度过大的原因或者是实验板大小受限,双缝板上缝隙处侧边还留有小缝隙的缘故。结果分析与讨论电磁波/光波干涉现象的应用:光学仪器中,光学元件表面的反射,不仅影响光学元件的通光能量;而且这些反射光还会在仪器中形成杂散光,影响光学仪器的成像质量。为了解决这些问题,通常在光学元件的表面镀上一定厚度的单层或多层膜,目的是为了减小元件表面的反射光,这样的膜叫光学增透膜(或减反膜)。这里我们首先从能量守恒的角度对光学增透膜的增透原理给予分析。一般情况下,当光入射在给定的材料的光学元件的表面时,所产生的反射光与透射光能量确定,在不考虑吸收、散射等其他因素时,反射光与透射光的总能量等于入射光的能量。即满足能量守恒定律。当光学元件表面镀膜后,在不考虑膜的吸收及散射等其他因素时,反射光和透射光与入射光仍满足能量守恒定律。而所镀膜的作用是使反射光与透射光的能量重新分配。对增透膜而言,分配的结果使反射光的能量减小,透射光的能量增大。由此可见,增透膜的作用使得光学元件表面反射光与透射光的能量重新分配,分配的结果是透射光能量增大,反射光能量减小。光就有这样的特性:通过改变反射区的光强可以改变透射区的光强。光从一种介质反射到另一种介质时,在两种介质的交界面上将发生反射和折射,把反射光强度与入射光强度的比值叫做反射率。用表示,,和分别表示反射光和入射光的振幅设入射的光强度为1,则反射光的强度为,在不考虑吸收及散