實(shí)驗(yàn)原理

微波是指頻率為300MHz-3000GHz的電磁波。雖然微波的產(chǎn)生、傳輸和接收與長波長的廣播、電視的無線電波有許多不同，與波長極短的光電磁波也迥然而異。但是，電磁波的衍射、干涉和偏振等波動特性在微波實(shí)驗(yàn)中同樣可以清楚地觀察到，這對我們了解微波的電磁波的性質(zhì)是很有幫助的。微波的波長比光波的波長在數(shù)量級上大1000倍左右，因此用微波進(jìn)行波動實(shí)驗(yàn)將比光學(xué)方法更簡便和直觀。

儀器概述

本實(shí)驗(yàn)裝置正是利用微波的產(chǎn)生、傳輸和接收，配合分光計結(jié)構(gòu)以及一些附件來進(jìn)行微波波動特性的研究。從信號源發(fā)出的微波，經(jīng)過中心平臺上的單/雙縫，偏振板等結(jié)構(gòu)后，出現(xiàn)衍射、干涉和偏振等現(xiàn)象，再由接收器接收信號記錄，驗(yàn)證微波的波動特性。

儀器特點(diǎn)

• 豐富的附件，基本可覆蓋電磁波波動特性實(shí)驗(yàn)。

• 采用分離組合模式，易于組裝拆解。所有組件設(shè)計新穎、精致、美觀。便于學(xué)生設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，并自行組裝。

• 平臺設(shè)計有專用的角度測量同步裝置，用于升級為數(shù)字化實(shí)驗(yàn)時，配合無線轉(zhuǎn)動傳感器使用，可簡單快捷地裝卸傳感器。

• 信號輸出端設(shè)計有專用的8-pin模擬電壓數(shù)據(jù)采集端口，用于升級為數(shù)字化實(shí)驗(yàn)時，配合無線電壓傳感器使用。

• 成熟方案支持?jǐn)?shù)字化實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展。無需計算機(jī)，利用所配的手機(jī)APP軟件可實(shí)現(xiàn)無線自動數(shù)據(jù)采集與處理，實(shí)現(xiàn)無線化數(shù)字實(shí)時采集與實(shí)時分析。

• 可擴(kuò)展加載無線電壓傳感器。

• 可擴(kuò)展加載無線轉(zhuǎn)動傳感器。

• 采用cm級別的微波，使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由微觀結(jié)構(gòu)提升到大尺度，可簡單的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的觀察與分析。

• 儀器微波功率小，對學(xué)生輻射較小，保證安全。

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)1：學(xué)習(xí)微波的反射現(xiàn)象，加深對波動理論的理解。

實(shí)驗(yàn)2：學(xué)習(xí)微波的單縫衍射現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)3：了解微波的干涉特性，并計算微波波長。

實(shí)驗(yàn)4：了解微波的駐波現(xiàn)象，并利用駐波來測量微波的波長。

實(shí)驗(yàn)5：了解微波的折射現(xiàn)象，計算材料的折射率。

實(shí)驗(yàn)6：觀察及了解微波經(jīng)喇叭極化后的偏振現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)7：了解勞埃德鏡原理，并用勞埃德鏡測微波波長。

實(shí)驗(yàn)8：了解法布里-珀涉原理，并計算微波波長。

實(shí)驗(yàn)9：了解邁克爾遜干涉工作原理，并計算微波波長。

實(shí)驗(yàn)10：了解微波的偏振特性，并找到布儒斯特角。

實(shí)驗(yàn)11：了解布拉格衍射實(shí)驗(yàn)原理，利用微波在模擬晶體上的衍射驗(yàn)證布拉格公式并測量立方晶陣晶面間距。

實(shí)驗(yàn)12：了解微波在纖維中的傳播特性。

典型數(shù)據(jù)

接收電壓與位置的關(guān)系

在偏振板不同夾角下，測得的各個角度上的接收信號

雙縫干涉電壓與轉(zhuǎn)角的關(guān)系

布拉格衍射中電壓與轉(zhuǎn)角的關(guān)系

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