實驗原理

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驗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，因此用微波進行波動實驗將比光學方法更簡便和直觀。

儀器概述

本實驗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，驗證微波的波動特性。

儀器特點

• 豐富的附件，基本可覆蓋電磁波波動特性實驗。

• 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。便于學生設(shè)計實驗方案，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)字化實驗時，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)字化實驗時，配合無線電壓傳感器使用。

• 成熟方案支持數(shù)字化實驗擴展。無需計算機，利用所配的手機APP軟件可實現(xiàn)無線自動數(shù)據(jù)采集與處理，實現(xiàn)無線化數(shù)字實時采集與實時分析。

• 可擴展加載無線電壓傳感器。

• 可擴展加載無線轉(zhuǎn)動傳感器。

• 采用cm級別的微波，使實驗內(nèi)容由微觀結(jié)構(gòu)提升到大尺度，可簡單的進行實驗的觀察與分析。

• 儀器微波功率小，對學生輻射較小，保證安全。

實驗內(nèi)容

實驗1：學習微波的反射現(xiàn)象，加深對波動理論的理解。

實驗2：學習微波的單縫衍射現(xiàn)象。

實驗3：了解微波的干涉特性，并計算微波波長。

實驗4：了解微波的駐波現(xiàn)象，并利用駐波來測量微波的波長。

實驗5：了解微波的折射現(xiàn)象，計算材料的折射率。

實驗6：觀察及了解微波經(jīng)喇叭極化后的偏振現(xiàn)象。

實驗7：了解勞埃德鏡原理，并用勞埃德鏡測微波波長。

實驗8：了解法布里-珀涉原理，并計算微波波長。

實驗9：了解邁克爾遜干涉工作原理，并計算微波波長。

實驗10：了解微波的偏振特性，并找到布儒斯特角。

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

實驗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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