摘要: 波的衍射專題實驗共包括光波的夫琅禾費衍射、透射光柵衍射、微波布拉格衍射三個實驗。夫琅禾費衍射主要是對衍射進行觀察並學會利用光敏器件測量光強分布；透射光柵衍射則是通過衍射現象去了解光柵的特性，而微波布拉格衍射實驗則是通過實驗學習微波布拉格衍射理論以及學會一種測量波長的方法。
關鍵詞:波的衍射,光柵,微波布拉格,弗朗禾費.
簡介:波的衍射是直播在其傳播路徑上如果遇到障礙物它能繞過障礙物的邊緣而進入幾何陰影內傳播的現象，作為電磁波，光也能產生衍射現象。衍射現象分為兩類，一類是光源和觀察屏（或二者之一）離開衍射孔或縫的距離有限，這種衍射稱為菲涅耳衍射（進場衍射）；另一類是光源和觀察屏都在離衍射孔或縫無限遠處，這種衍射稱為夫琅禾費衍射（遠場衍射）。
夫琅禾費衍射其實是菲涅耳衍射的一種極限情形。惠更斯原理：介質中的任一波陣面上的各點，都可以看作是發射子波的波源，其後任一時刻，這些子波的包跡就是新的波陣面。
用惠更斯原理很容易解釋波的衍射現象。所謂波的衍射是指波在傳播過程中遇到障礙物時，其傳播方向發生改變，能繞過障礙物的邊緣繼續前進的現象。當波遇到狹縫或小孔時，這些開口處的各點都可以看作是發射子波的波源，做出這些子波的包跡面，就得出新的波陣面，這樣就形成了衍射現象。
論述 :
一、光波的夫琅禾費衍射:
實驗方法：一、手動測量（1）調整光路，開啟雷射器取狹縫與光敏探測器之間距離為 90cm左右，透鏡和狹縫的光敏探測器的距離為80cm，並調節儀器使它們同軸等高。
（2）觀察記錄單縫衍射現象。
（3）測量單縫衍射的光強分布及縫寬，轉動調節光電池位置的旋柄，是光敏探測器狹縫對準衍射圖紋，仔細確定光強度為極大值時狹縫的位置，並記錄。然後向一側稍微移動一點狹縫，這樣使峰值包含在內，然後測量出光強直到第二級暗紋處為止。
（4）取下單縫，用讀數顯微鏡測量縫寬；
二、自動測量
（1）調好光路，檢查光強，使衍射條紋清晰。
（2）採集訊號、並記錄資料。
實驗現象：光強成對稱分布；中間明條紋的寬度最寬，約為其他明條紋寬度的兩倍;縫越窄，衍射越顯著，縫越寬，衍射越不明顯。
實驗結果：根據實驗所得資料畫出單縫衍射光強分布曲線圖，可由公式a sinφ=kλ計算出縫寬。
二、透射光柵衍射：
實驗方法：（1）調節分光計，然後在載物台上放置光柵，調節光柵位置是光柵刻痕與分光計轉軸平行。
（2）轉動望遠鏡，觀察光柵衍射特性。
（3）測量光柵**亮條紋的角度及**亮條紋兩側正負1級各條譜線相對**亮條紋的偏角。
實驗現象：可以從望遠鏡中觀察到光柵衍射條紋，中間為一條明亮條紋，在他左右兩側各有紫、綠和兩條黃色光條紋。
實驗結果：根據所測得的資料計算出各種光的波長，並且可用兩條黃光計算出光柵的叫色散率。
三、微波布拉格衍射：
實驗方法：一、測量微波波長
（1）調節微波分光計，使兩個喇叭同軸等高，且通過分光計中心，接通電源。（2）調節電晶體檢波器與微波傳播導管的匹配。
（3）測量微波波長；
二、驗證布拉格公式
（1）對於100晶面族的衍射，晶面間距d=4cm，在衍射角20°到60°之間每隔1°讀一次微安表讀數i（衍射強度），讀數過程中，兩個喇叭對被測晶體面有良好的對稱性，既符合入射角等於反射角。
（2）將測量的一級與二級的極大值衍射角與計算值相比較，驗證布拉格公式。
三． 測定晶格常數
（1）啟動微波電源。
（2）用110晶面族作為散射點陣面，測出不同的掠射角所對應的電流值，步驟同二根據布拉格公式計算晶面距離和晶格常數。
實驗結果:根據所測出來的資料，在座標紙上畫出i-θ關係影象，找出衍射強度的兩個極大值對應的掠射角，並與計算的進行比較。
（2）做100面的i-θ圖，找出衍射強度極大值對應的掠射角，可求出晶面間距d。
（3）對110晶面族測出衍射極大值所對應的掠射角並計算晶面距離和晶格常數。
擴充套件：波不但具有衍射的性質還具有像干涉、折射等一系列的性質，當然除了單縫衍射、光柵衍射、微波布拉格衍射外，還有很多很多的衍射現象，例如：x射線衍射、泊松亮斑等。
還有就是波的衍射這一特性也在很多領域得與應用。
四.實驗感想及總結
總之,這個實驗在操作方面除了透鏡光柵方面的分光計的調節和光柵的處理方面有點難度,其他在動手處理方面都很簡單.但是本實驗在資料模型方面很好,例如在處理光強分部曲線時,i與i的比值做縱軸和sin做橫座標構成曲線圖，和ccd示波器儀器上顯示大致相同。這樣就模擬其光強分部曲線。
所以說本實驗除了思想上比較成功，在資料處理方面也是很考驗自己的。
【1】《大學物理實驗》 成正維，北京交通大學物理實驗中心
2011/11/20
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