实验1单缝衍射实验
1.1 实验设置的意义
微波和光波都是电磁波，都具有波动这一共同性，即能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。

因此用微波作光波波动实验所说明的波动现象及其规律是一致的。

由于微波的波长比光波的波长在量级上差一万倍左右，因此用微波设备作波动实验比光学实验要更直观、方便和安全，所需要设备制造也较容易。

本实验就是用微波分光仪，演示电磁波遇到缝隙时，发生的单缝衍射现象。

1.2 实验目的
1．了解微波分光仪的结构，学会调整它并能用它进行实验。

2．进一步认识电磁波的波动性，测量并验证单缝衍射现象的规律。

1.3 实验原理
图1 单缝衍射原理
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1
Sin λ
α
−=min φ ，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：1
32Sin λα−⎛⎞=•⎜
⎟⎝
⎠max φ 实验仪器布置如图2，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，在单缝的两侧使衍射角每改变20 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。

此实验曲线的中央较平，甚至还有稍许的凹陷，这可能是由于衍射板还不够大之故。

图2 单缝衍射仪器配置
1.4 实验内容与测试
1.4.1 实验仪器设备
微波分光仪
1.4.2 测量内容
当设置电磁波入射到单缝衍射板上时，在接收天线上将检测到信号，通过改变接收天线的角度，得到接收微安表显示的数值。

在单缝的两侧使衍射角每改变20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。

1.4.3 测量方法与步骤
1．打开DH1121B的电源；
a
2．将单缝衍射板的缝宽调整为70mm左右，将其安放在刻度盘上，衍射板的边线与刻度盘上两个90°对齐；
3．调整发射天线使其和接收天线对正。

转动刻度盘使其1800的位置正对固定臂（发射天线）的指针，转动可动臂（接收天线）使其指针指着刻度盘的0°处，使发射天线喇叭与接收天
线喇叭对正；
4．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。

5．将微波分光仪的活动臂转到衍射角为－500
后开始读数，衍射角每改变2°读取一次微安表的读数并作好记录，一直读到衍射角为＋50°。

6．作出单缝衍射的相对强度与衍射角的关系曲线（以衍射角ϕ为横轴，电流值为纵轴），确定出极大和极小衍射角的实验值。

P I
注意事项
1．衰减器调整要适当，太小则观察不便，太大则可能使电流表指针满偏。

2．单缝衍射实验时每隔2°记录一次。

3．为保证实验结果能与理论结果进行比较，开始测量前要反复调整仪器、观察衍射强度分布，尽可能将中央极大值的位置调整在00处。

1.5 结果分析与实验报告
1.单缝衍射
单缝宽= mm，微波波长a λ=32.02mm
ϕ（0） -50 -48 -46 -44 -42 -40 -38 -36 -34 -32 -30 -28 -26
I （uA ） ϕ（0） -24 -22 -20 -18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 I （uA ）
ϕ（0） 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
I （uA ）
ϕ（0
） 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 I （uA ）
2、由实验数据绘制I～ϕ曲线
3、从上面的曲线可以读出一级极小和一级极大值（度），并同理论值进行比较。