双缝干涉

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电磁场与微波技术实验报告

学 院 信息科学与技术学院 专 业 通信工程 姓 名 余宪 学 号 23320122204107 组 别 19 时 间 2014.10.17

实验三 双缝干涉实验

一、实验目的

1.进一步了解电磁波衍射的基本现象 2.观察缝与缝之间的电磁干涉现象 二、实验原理

（一）实验仪器使用

双缝板尺寸有限，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。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。（与单缝衍射实验相同）

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）

（二）双缝干涉原理

干涉现象的产生是通过同一波源入射到双缝，经每条狭缝后，各自缝隙作为次级波波源，在金属板后形成干涉的现象。

值得注意的是，实验看到的现象，实际上是衍射和干涉结合的结果。

双缝干涉实验的

干涉加强角度——半波长偶数倍处=sin1[Kλ/(a+b)],K=1,2,L

干涉减弱的角度——半波长奇数倍处=sin1{(2K+1)λ/[2(a+b)]},K=1,2,L

三、实验内容

（一）a与λ取值相近时，a=4cm，λ=3.3cm，b/a=1.7和1.5时的干涉实验曲线①b/a取1.7，b=6.8cm得到参数理论值为： （1）0级极小干涉角为8.787937 （2）1级极大干涉角为17.791591

实际测得：

（1）0级极小干涉角为92-83=9

相对误差为：

98.787937×100%=2.41%

8.787937 （2）1级极大干涉角为92-73=19 相对误差为：

1917.791591×100%=6.79%

17.791591②b/a取1.5，b=6.0cm得到参数理论值为： （1）0级极小干涉角为9.497235 （2）1级极大干涉角为19.268776

实际测得：

（1）0级极小干涉角为92-82=10

相对误差为：

109.497235×100%=5.29%

9.497235 （2）1级极大干涉角为92-71=21 相对误差为：

2119.268776×100%=8.98%

19.268776（二）a与λ取值相远时，a=6cm，λ=3.3cm，b/a=1.5和1.1时的干涉实验曲线 ①b/a取1.5，b=9.0cm得到参数理论值为： （1）0级极小干涉角为6.315316 （2）1级极大干涉角为12.709033

实际测得：

（1）0级极小干涉角为91-84=7

相对误差为：

76.315316×100%=10.84%

6.315316 （2）1级极大干涉角为91-78=13 相对误差为：

1312.709033×100%=2.29%

12.709033②b/a取1.1，b=6.6cm得到参数理论值为： （1）0级极小干涉角为7.52463 （2）1级极大干涉角为15.183114

实际测得：

（1）0级极小干涉角为91-82=9

相对误差为：

97.52463×100%=19.61%

7.52463 （2）1级极大干涉角为91-75=16 相对误差为：

1615.183114×100%=5.38%

15.183114（三）实验注意的问题：

1) 信号源与数据采集仪“等幅/方波”对应

2) 采集过程开始后，软件无采集信号时，关闭软件重新启动 3) 调整微波源谐振腔的千分尺，适度选取天线发射端的微波波长

4) 测试前使数据采集仪上读取的接收喇叭天线在无遮挡情况下的信号强度接

近满量程

5) 周围环境、实验板大小有限、转动角度，都会影响到实验的精度

四、实验分析

1.简述电磁波/光波干涉现象的应用（不少于400字）

答：干涉现象在科学研究和技术领域有着非常广泛的应用价值。例如：对于广德衍射现象，（1）检测精密零件的平整程度。在零件表面涂上一层透明的薄膜或在其表面放上一个透明的标准片（标准片与零件表面留有一层楔形空气薄膜），再让单色光从上面照射，光在上下两个表面反射出来，产生条纹，以此来检测零件表面的平整度。(2)测光的波长或比较光的波长。光在发生干涉时，它的条纹间距随波长的增大而增大，因此我们可以利用这一特性，测光的波长和比较不同光源产生的光波波长。（3）此外，利用光的干涉现象可以测量微小的厚度（与光波波长同量级的厚度）、测量曲面的曲率半径、研究零件的内应力分布和增透

膜反膜等的应用。而对于产生干涉的电磁波，由于其包含了传播途径的大量信息，故在现代遥感遥测、只能天线、相控技术等现代科技、军事中得到了广泛的应用。

2.绘制实验结果曲线，讨论干涉图像随a、b取值不同的变化特点

答：

①在波长λ和a不变的情况下，随着b增大，一级极大干涉角和零级极小干涉角减小。与干涉的公式一致。体现在实验曲线上，随着b增大，衍射峰向左靠。 ②在波长λ和b/a不变的情况下，随着a减小，一级极大干涉角和零级极小干涉角增大。也与干涉的公式一致。体现在实验曲线上，随着a减小，衍射峰向右靠。 因此，干涉角大小与a、b大小成反比。

3.请问什么时候衍射与干涉共存（相当）？你认为干涉信号主要包含了什么信息？

答：在双缝干涉实验中，当a与波长相当时，就存在衍射现象。当a取值较大时，以及衍射峰角度较小。当b过大时，因为双缝相隔较远，所以干涉现象将不明显。当b过小时（对a而言可忽略时）两个小孔可看为一个宽度为2a的小孔，存在衍射现象，但干涉现象也不明显。因此，只有当a与波长相当、取值较大时，取较小的b，可以观察到衍射与干涉共存的现象。

干涉信号主要包括了光的波长、强度、相位以及传播途径的大量信息。