1、微波光学实验实验目的：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，测量并验证反射、单缝衍射和双缝干涉的规律。实验器材：见讲义微波分光仪微波和光波都是电磁波，都具有波动性，能产生反射、衍射、干涉及折射等现象。微波的波长在一毫米到一米之间，在电磁波谱中其短波长一端与远红外光波相连接，在长波长一端与超高频无线电波相连接。许多可见光和其他波长的电磁波的性质，都可以用微波来再现，只是由于波长不同，波动现象的尺度不同而已。利用微波代替光波来进行实验直观、方便的多。实验原理： 见课本1.2.单缝衍射由微波分光仪的发射天线发出的微波是在一定范围内的平面波，当平面波入射到缝宽
2、为的单缝上就会发生衍射，在不同方向上可以由接收天线接收到不同强度的微波，在各a衍射方向上的微波可以看作是这个方向上小范围内的平面波，接收天线将其汇聚到一起来。因此可以认为这种衍射是夫琅和费衍射。单缝夫琅和费衍射的光强分布光强为： 220)sin(aIP当衍射角 =0 时，衍射波的强度最大，称为中央极强，它有一定的宽度。在中央极强两侧，衍射波的强度迅速减小，直至出现衍射波强度的极小值，即一级极小。可以证明正一级极小的衍射角为： 。同样，负一级极小的衍射角为：)(sin1a。如果定义两个一级极小之间的夹角为中央极强的角宽度，则中央极)(sin1a强的角宽度为： 。)(si21我们还可以证明各级极小
3、的衍射角 满足：k=1,2，3， )(in1akk分别称为一级极小，二级极小，三级极小，。除中央极强外，其余各级衍射极大的衍射角近似满足：k=1，2，3 2)(si1kk分别称为一级极大，二级极大，三级极大，。3.双缝干涉实验步骤：见讲义1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。2将单缝衍射板的缝宽 调整为 40mm 左右，将其安放在刻度盘上，衍射板的边a线与刻度盘上两个 90对齐。3打开电源开关，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
4、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 8090；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。4将微波分光仪的活动臂转到衍射角为+50 0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。5调整好双缝衍射板的参数 与 （根据本实验的实际，可取ad=30mm， 100mm） ，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。ad6类似于步骤 3、4 进行仪器的调节和测量。只是对双缝衍射的测量是每改变1读取一次表头读数。7分别作出单缝衍射和双缝衍射的相对强度与衍射角的关系曲线（以衍射角 为横轴，电流值 为纵轴） ，确定出各级极大和极小衍射角的实验值。PI8利用实验测出的缝宽和波长，计算对应的各级极小和极大的衍射角的理论值，并与实验值比较，作出实验结论。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，双缝衍射时每隔 1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。问题讨论1本实验为什么属于夫琅和费衍射？2双缝衍射与双缝干涉有何异同？3实验中，中央极大的位置对得出实验结论有何意义？如何才能调整好中央极大的位置？
