《微波综合实验》PPT课件

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1、微波综合实验实验摘要微波是种特定波段的电磁波，其波长范围大约为1mm～1m。与普通电磁波一样，微波也存在反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象。但因为其波长、频率和能量具有特殊的量值，微波表现出一系列即不同于普通无线电波，又不同于光波的特点。微波的波长比普通的电磁波要短得多，因此，其发生、辐射、传播与接收器件都有自己的特殊性。它的波长又比X射线和光波长得多，如果用微波来仿真“晶格”衍射，发生明显衍射效应的“晶格”可以放大到宏观的尺度。实验目的了解微波分光仪的结构，学会调整它并能用它进行实验进一步认识电磁波的

2、波动性，测量并验证单缝衍射，双缝干涉，及布喇格衍射的实验规律。学会如何利用实验理论，通过比较理论结果与实验结果得出实验结论的方法。仪器介绍1231210487561191固态源电源2发射喇叭3固态源4接收喇叭5衰减器6检波器7微安表8活动臂9指示角度指针10试样台11仪器调平螺丝12固定臂实验原理1.单缝衍射实验将平面微波垂直地投射到一块开有缝的铝板上，根据波动光学的结果，其强度分布为：当=0时，u=0，此时衍射波强度最大为，是中央主极大。其他次级大的位置由下式给出：暗条纹的位置为：单缝衍射示意图2.双

3、缝干涉实验平面微波垂直投射到双缝的铝板上时，由惠更斯原理可知会发生干涉现象。当时为干涉相消（强度为极小），当时为干涉相长（强度为极大）。以上两式中，d=a+b，a,b分别为缝宽和缝间间距，见下图：双缝干涉示意图3.布喇格衍射实验晶体是由离子、原子、分子在三维空间周期性排列而成。当波束射到晶面上时，相应地每一个晶面都将发生反射。当时，两波同相位，相互加强。上式称为布拉格公式，式中d为晶面间距，与双缝干涉中的d不同。由该式可知发生布拉格衍射的条件是。k=1时，就是此条件。在实验过程中，只要满足布拉格公式，可

4、以有不止一群平面入射微波产生反射，因此对某群平面作相对强度θ的关系曲线时，较弱的反射峰可以作为背景存在。发射接收图1微波分光计实验内容与步骤准备工作将微波分光仪的工作电流选择在预热档，接通电源，预热20min。然后拨向等幅档，调整工作电流及衰减器，使微安表读数适中。调节接收喇叭，使两喇叭对正，使之接受信号最大。本实验的微波波长为32mm。单缝衍射实验将固定臂和活动臂的指针分别指向180o和0o线处。装上单缝板，使其表面与圆盘上的90o线重合，缝宽控制在70mm。衍射角从0o开始，转动活动臂，每隔2o记录

5、一次表头读数，做到70o为止，左右各一次。画出单缝衍射强度与衍射角的关系曲线，求出一级极大和一级极小，并且与理论计算出来的相应角度进行比较。双缝干涉实验按单缝衍射步骤进行（使缝宽a=40mm,间隔b=49mm）。应用公式计算比较出相长干涉角和相消干涉角，与实验求出的相应角度进行比较。布喇格衍射实验将模拟晶体排成方形点阵，放在圆盘上，使待侧面法线与圆盘上0o垂直，并固定。转动圆盘，使固定臂指针指在某一角度即入射角，将活动臂转至反射角方向，使反射角等于入射角，读出微安表读数。改变入射角，每隔2o测一次数据。

6、画出衍射角曲线，并求出相应的衍射角。（晶格常数a=40mm，波长为32mm）实验数据表格角度-70-68-66-64-62-60-58-56-54-52-50-48-46-44-42电流(μA)000001112200395角度-40-38-36-34-32-30-28-26-24-22-20-18-16-14-12电流(μA)0022000112720363640角度-10-8-6-4-2024681012141618电流(μA)60821001009186909298826038242412角度20

7、2224262830323436384042444648电流(μA)2001002420281230角度5052545658606264666870电流(μA)22111000000单缝衍射实验数据双缝干涉实验数据角度-70-68-66-64-62-60-58-56-54-52-50-48-46-44电流(μA)00000001382130206角度-40-38-36-34-32-30-28-26-24-22-20-18-16-14电流(μA)3834184262044748993906432角度-10

8、-8-6-4-20246810121416电流(μA)608210010091869092988260382424角度2022242628303234363840424446电流(μA)9686783933184866702501948角度5052545658606264666870电流(μA)152121001113布喇格衍射实验数据角度3032343638404244464850100面电流(μA)012210641310110面电流(