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(zhǎng)波長(zhǎng)的廣播、電視的無線電波有許多不同，與波長(zhǎng)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(dòng)特性在微波實(shí)驗(yàn)中同樣可以清楚地觀察到，這對(duì)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(zhǎng)比光波的波長(zhǎng)在數(shù)量級(jí)上大1000倍左右，因此用微波進(jìn)行波動(dòng)實(shí)驗(yàn)將比光學(xué)方法更簡(jiǎn)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(jì)結(jié)構(gòu)以及一些附件來進(jìn)行微波波動(dòng)特性的研究。從信號(hào)源發(fā)出的微波，經(jīng)過中心平臺(tái)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(hào)記錄，驗(yàn)證微波的波動(dòng)特性。

儀器特點(diǎn)

• 豐富的附件，基本可覆蓋電磁波波動(dòng)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(jì)新穎、精致、美觀。便于學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并自行組裝。

• 平臺(tái)設(shè)計(jì)有專用的角度測(cè)量同步裝置，用于升級(jí)為數(shù)字化實(shí)驗(yàn)時(shí)，配合無線轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器使用，可簡(jiǎn)單快捷地裝卸傳感器。

• 信號(hào)輸出端設(shè)計(jì)有專用的8-pin模擬電壓數(shù)據(jù)采集端口，用于升級(jí)為數(shù)字化實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(jì)算機(jī)，利用所配的手機(jī)APP軟件可實(shí)現(xiàn)無線自動(dòng)數(shù)據(jù)采集與處理，實(shí)現(xiàn)無線化數(shù)字實(shí)時(shí)采集與實(shí)時(shí)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(dòng)傳感器。

• 采用cm級(jí)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(jiǎn)單的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的觀察與分析。

• 儀器微波功率小，對(duì)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(duì)波動(dòng)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(jì)算微波波長(zhǎng)。

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

實(shí)驗(yàn)5：了解微波的折射現(xiàn)象，計(jì)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(cè)微波波長(zhǎng)。

實(shí)驗(yàn)8：了解法布里-珀涉原理，并計(jì)算微波波長(zhǎng)。

實(shí)驗(yàn)9：了解邁克爾遜干涉工作原理，并計(jì)算微波波長(zhǎng)。

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(cè)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(cè)得的各個(gè)角度上的接收信號(hào)

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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