微波光学实验仪实验.doc

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1、微波光学实验微波作为一种电磁波，具有波粒二象性。微波和光波一样，都具有波动性，能产生反射、折射、干涉和衍射等现象，因此用微波作波动实验与用光作波动实验所说明的波动现象及规律是一致的。由于微波的波长比光波的波长在数量级上至少相差一万倍，因此用微波来做波动实验比光学实验更直观、方便和安全。微波的基本性质通常还呈现为穿透、吸收、反射三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿透而不被吸收；水和食物等物质会吸收微波而使自身发热；对金属类物质，则会反射微波。通过本系统所提供的以下实验内容，可以加深对微波及

2、微波系统的理解，特别是微波的波动这一特性。1、反射，2、折射，3、偏振，4、双缝干涉，5、驻波-测量波长，仪器介绍图1实验整机图1.发射器组件组成部分：缆腔换能器、谐振腔、隔离器、衰减器、喇叭天线、支架及微波信号源。其中微波信号源输出微波中心频率10.5G±20MHz，波长2.85517cm，功率15mW，频率稳定度可达2×10-4，幅度稳定度：10-2，这种微波源相当于光学实验中的单色光束，将电缆中的微波电流信号转换为空中的电磁场信号。喇叭天线的增益大约是20分贝，波瓣的理论半功率点宽度大约为

3、：H面20°，E面16°。当发射喇叭口面的宽边与水平面平行时，发射信号电矢量的偏振方向是垂直的。2.接收器组件组成部分：喇叭天线、检波器、支架、放大器和电流表。检波器将微波信号变为直流或低频信号。放大器分三个档位，分别为×1档、×0.1档和×0.02档，可根据实验需要来调节放大器倍数，以得到合适的电流表读数。在读数时，实际电流值等于读数值乘以所在档位的系数。1.平台组成部分：中心平台和四根支撑臂等。其中，中心平台上刻有角度，直径为20cm，3号臂为固定臂，用于固定微波发射器，1号臂为活动臂，可绕

4、中心做±160°旋转，用于固定微波接收器，剩下两臂可以拆除。2.支架组成部分：一个中心支架和两个移动支架，不用时可以拆除。中心支架一般放置在中心平台上，移动支架一般固定在支撑臂上。其他配件反射板（5，金属板，2块），双缝板（6，金属板，有两个宽度为15mm的缝），偏振板（7），塑料棱镜（8），透射板（9，玻璃板，2块），聚苯乙烯颗粒袋（10），模拟晶阵（11），棱镜座，晶阵座，DC12V电源（两支）。实验1系统初步认识实验目的本实验系统介绍了微波光学系统，有助于学习设备的使用及理解用这套设备进行

5、测量的重要性。实验仪器发射器组件接收器组件平台DC12V电源实验步骤1.将发射器和接收器分别安置在固定臂和活动臂上，发射器和接收器的喇叭口正对，宽边与地面平行，活动臂刻线与180°对齐，如图2。打开电源开关。2.调节发射器和接收器之间的距离，间距初始值设置为41cm左右（可根据实际情况自行调整）。将电流表上的档位开关置于“×0.1”档，调节发射器上的衰减器强弱旋钮，使接收器上的电流表的指针在1/2量程左右（约5uA）。3.将接收器沿着活动臂缓慢向右移动30cm，每隔1cm观察并记录对应电流表上的

6、数值，将数值记录在表1中。（实验过程中电流表读数值过大、过小都可通过调节档位来读数）4.将发射器和接收器之间的间距调节为70cm（建议发射器和接收器到中心的距离各35cm），调节衰减器的强弱使电流表在“×0.1”档时的电流值居中。5.松开接收器上面的手动螺栓，慢慢转动接收器，同时观察电流表上读数的变化，将对应的数据记录在表2中，并解释这一现象。图2基础实验实物图发射器和接收器上旋钮使用方法如下：图3左图为发射器上旋钮位置图，右图为接收器喇叭天线转动方向图衰减器强弱旋钮：顺时针旋转为增大微波发射功

7、率，反之则减小发射功率；喇叭止动旋钮：该旋钮可以锁定喇叭的方向。喇叭只能图示方向内旋转90°。接收器上也有喇叭止动旋钮，功能和发射器上对应旋钮一样。表1接收电流与距离的关系初始条件：发射器到中心位置距离cm,接收器到中心位置距离cmΔX(cm)0123456789101112131415I(uA)ΔX(cm)161718192021222324252627282930I(uA)ΔX表示接收器在初始位置的基础上向右移动的距离。表2接收电流与转角的关系θ（°）0102030405060708090I

8、（uA）实验2反射实验目的了解微波的反射现象。实验仪器发射器组件接收器组件平台中心支架反射板实验原理微波和光波都是电磁波，都具有波动这一共性，都能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。电磁波在传播过程中若遇到障碍物则会发生反射，本实验用一块金属铝板作为障碍物来研究不同入射角对应的反射现象。本实验通过电流表的读数确定反射角的位置，电流读数最大处为反射角的位置。如图4所示，入射波轴线与反射板法线之间的夹角称为入射角，接收器轴线和法线之间的夹角称为反射角。图4反射原理图实验步骤图5反射实验实物图1.将发射