實(shí)驗(yàn)名稱微波實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)名稱：微波實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模翰t解微波量測(cè)裝置去使用實(shí)際的裝置、微波的用途，及瞭解實(shí)驗(yàn)中量測(cè)值的真實(shí)意義。實(shí)驗(yàn)裝置：1.微波發(fā)射器：transmitter .10.偏振板：polarizer1 2.微波接收器：receiver 11.長(zhǎng)形磁條：slit extender arm1 3.量角器：goniometer .12.窄狹縫隔板：narrow slit spacer1 4.反射板：reflector 13.寬狹縫隔板：wide slit spacer1 5.旋轉(zhuǎn)物基座：rotating component holder .14.固定長(zhǎng)臂：fixed arm assembly1 6.旋轉(zhuǎn)臺(tái)：r

2、otating table 15.長(zhǎng)尺：meter stick 1 7.三角稜鏡盒：ethafoam prism 16.聚乙烯板：polyethylene panel1 8.苯乙烯球：styrene pellets 17.半反射板：partial reflector2 9.移動(dòng)物基座：component holder 18.立方晶格：cubic lattice1 一、 微波實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)介紹實(shí)驗(yàn)儀器： 1.transmitter 2.receiver 3.Goniometer 4.reflector實(shí)驗(yàn)步驟：1. 如圖1-1架設(shè)發(fā)射器與接收器，並將其極性調(diào)為一致。2. 打開發(fā)射器與接收器的電源，調(diào)整

3、接收器強(qiáng)度在off到30x之間。3. 使發(fā)射器與接收器相距40cm調(diào)整接收器上的variable sensitivity 使接收器讀數(shù)為1.0。4. 調(diào)整發(fā)射器與接收器間的距離R，並記錄讀數(shù)在表1-1上。R(cm)meter reading (M)M*R(cm)M*R2(cm2)405060708090100表1-1 5.設(shè)置發(fā)射器與接收器間距為70到90cm之間，然後慢慢減少間距，觀察讀數(shù)是否緩慢 增加？二、 反射實(shí)驗(yàn)儀器:1. transmitter2.receiver 3.Goniometer 4.rotating compoment holder(1) 5.metal reflecto

4、r 實(shí)驗(yàn)步驟：1. 如圖2-1架設(shè)發(fā)射器與接收器，並將其極性調(diào)整為一致。2. 調(diào)整接收器的intensity為30倍。3. 調(diào)整入射角為45度並轉(zhuǎn)動(dòng)接收器使得在某角度時(shí)讀數(shù)最大（即為反射角）。4. 記錄入射角與反射角的關(guān)係在表2-1上。angle of incidenceangle of reflection10度20度30度40度50度60度70度80度90度表2-1三、 用駐波來量測(cè)波長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)原理：當(dāng)兩電磁波在空間中相遇會(huì)互相疊加，某點(diǎn)的電場(chǎng)為兩波的電場(chǎng)和，若它們有相同的頻率且方向相反可能會(huì)形成駐波，節(jié)點(diǎn)為兩者電場(chǎng)和為零處，腹點(diǎn)則是兩者相位差180度，而兩節(jié)間的長(zhǎng)度即為此波波長(zhǎng)的一半。實(shí)驗(yàn)儀

5、器： 1.transmitter 2.receiver 3.Goniometer poment holder(2) 5.reflector(1) 6.MZ-9319 microwave detector probe實(shí)驗(yàn)步驟：A.利用發(fā)射器和反射板造成駐波1. 如圖3-1架設(shè)儀器（接收器連上探針）。2. 滑動(dòng)探針使接收器的讀值最小（節(jié)點(diǎn)）記下探針初始位置，然後邊看讀數(shù)邊滑動(dòng)探針，使讀數(shù)經(jīng)過10個(gè)最大值（腹點(diǎn)）然後回到節(jié)點(diǎn)，記下探針最後位置。3. 利用上述的初始位置與最後位置，計(jì)算出微波波長(zhǎng)。 B.利用接收器會(huì)造成部份反射的情況來造成駐波 1.如圖3-2架設(shè)儀器調(diào)整讀數(shù)使其在發(fā)射器與接收器最靠近時(shí)

6、為最大。 2.移動(dòng)接收器約1至2公分找到使讀數(shù)最大的位置，記下初始位置。 3.使接收器遠(yuǎn)離，經(jīng)過10個(gè)最小讀數(shù)再移到下一個(gè)最大直，記下末位置。 4.計(jì)算波長(zhǎng)四、經(jīng)過稜鏡的折射實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)原理： 根據(jù)電磁波的折射理論來說，當(dāng)電磁波穿過兩種不同介質(zhì)的介面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生折射，而 方向可根據(jù)Snells Law算出NiSin iNrSinr 實(shí)驗(yàn)儀器:1.transmitter2.receiver 3.Goniometer 4.rotating table 5.enthafoam prim mold with styrene pellets 6.protractor實(shí)驗(yàn)步驟：1. 如圖4-1裝置儀器，並旋轉(zhuǎn)

7、空的稜鏡盒觀察是否有反射，折射或吸收等現(xiàn)象。2. 將稜鏡盒裝滿苯乙烯製成的小圓球，為了計(jì)算方便，使稜鏡盒的底邊與入射波垂直，如圖4-2。3. 旋轉(zhuǎn)接收器，找到一角度使讀數(shù)最大4. 根據(jù)圖4-2計(jì)算i，r，NiNr。5. 若空氣的折射率為1.00，則苯乙烯的折射率為多少？五、 Polarization實(shí)驗(yàn)原理： 微波的極化方向?yàn)槠叫衅浒l(fā)射波的diode，由此實(shí)驗(yàn)我們可以觀察其極化的方向。實(shí)驗(yàn)儀器：1.transmitter2.receiver 3.Goniometer4. component holder (1)5. polarizer (1)實(shí)驗(yàn)步驟：1. 如圖5-1裝置好儀器（注意發(fā)射器與接

8、收器號(hào)角的長(zhǎng)邊是水平的）：2. 改變接收器的角度並記錄在表5-1，觀察改變到180度的情況：angle of receivermeter readingangle of receivermeter reading0100101102012030130401405015060160701708018090表5-13. 如圖5-2裝置儀器並把接收器社回0度（即號(hào)角較長(zhǎng)的那一邊在水平方向上）。4. 每次改變接收器10度，觀察看看在那依角度器的讀值最小，並在偏振板擺22.5度，45度，67.5度，90度處重覆實(shí)驗(yàn)，記錄在表5-2中。angle of slitsangle of receiver for

9、 minimum meter reading0度（Horiz.）22.54567.590 表5-25. 移開偏振板，使發(fā)射器與接收器極化方向一樣，再重新放上偏振板並記錄當(dāng)偏振板在垂直、水平及45度接收器的讀值在表5-3上：angle of slitsmeter reading09045 表5-3三、雙狹縫干涉實(shí)驗(yàn)原理： 在實(shí)驗(yàn)三中可見到兩個(gè)頻率相同方向相反的波會(huì)疊合成駐波，同樣在雙狹奉干涉亦有 類似駐波的極大（腹點(diǎn)）與極小值（節(jié)點(diǎn)）當(dāng)兩狹縫相距為d，則在下列位置處有最大 值：dSinn 測(cè)量角度 入射波長(zhǎng) n任意整數(shù) 如圖6-1：實(shí)驗(yàn)儀器： 1.transmitter 2.receiver 3

10、.Goniometer 4.rotating component holder 5.meal reflection(2) 6.slit extender arm 7.narrow slit spacer 8.wide slit spacer實(shí)驗(yàn)步驟：1. 如圖6-2裝置儀器，狹縫寬度大約1.5cm：2. 將發(fā)射器與接收器調(diào)為零度，並儘可能使接收器的讀數(shù)值最大3. 逐步旋轉(zhuǎn)接收器的之臂，並觀察接收器上的讀數(shù)的變化4. 重新使發(fā)射器和接收器正對(duì)，並使接受器讀數(shù)調(diào)整為1.0，每次轉(zhuǎn)動(dòng)5度並加以記錄。5. 狹縫寬度不變，用wide slit spacer使狹縫間距變寬，重複實(shí)驗(yàn)。anglemeter

11、readinganglemeter reading0455501055156020652570307535804085表6-15.狹縫寬度不變，用wide slit spacer 使狹縫間距變寬，重複實(shí)驗(yàn)。七、 單狹縫繞射 實(shí)驗(yàn)原理： 當(dāng)波通過寬度約為波長(zhǎng)的單狹縫時(shí)會(huì)產(chǎn)生繞射現(xiàn)象，此時(shí)強(qiáng)度的變化與觀測(cè)的角度有關(guān)，若狹縫寬度為a，則最小值會(huì)發(fā)生在：aSin=n 實(shí)驗(yàn)儀器： 1.transmitter 2.receiver 3.Goniometer 4.rotating component holder5.meal reflection(2)6.slit extender arm 實(shí)驗(yàn)步驟： 1.

12、如圖7-1排列儀器，將狹縫寬設(shè)定為7.0cm。 2. 將發(fā)射器與接收器設(shè)為0度，並使接收器在倍數(shù)儘可能最小的情況下，使讀值為滿 刻度1。 3.轉(zhuǎn)動(dòng)接收器的支臂，觀察接收器讀數(shù)的變化。 4.重新使發(fā)射器與接收器正對(duì)，並使接收器讀數(shù)為1.0，轉(zhuǎn)動(dòng)接收器的之臂每5度記錄 其值在表7-1上，必要時(shí)調(diào)整倍數(shù)使值能加以確定。5.改變狹縫寬為13cm並重複實(shí)驗(yàn)。八、 Lloyds mirror實(shí)驗(yàn)原理： 在實(shí)驗(yàn)三及實(shí)驗(yàn)五中，我們看到如何把一波分成兩波而加以應(yīng)用於實(shí)驗(yàn)中，Lloyds mirror則是另一種方法，這方法的優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)干涉產(chǎn)生的條紋可以很方便地用來測(cè)得電磁波的波長(zhǎng)。在圖8-1中一部份由A發(fā)出的波經(jīng)B

13、反射而到達(dá)C，一部份波由A直進(jìn)到C，但則經(jīng)B的波則花較長(zhǎng)時(shí)間到達(dá)C，當(dāng)兩波同相位時(shí)，會(huì)產(chǎn)生極大值，而下一個(gè)極大值會(huì)發(fā)生在反射板往後移動(dòng)使經(jīng)反射板的路徑為AB+BC+。圖8-1實(shí)驗(yàn)儀器： 1.transmitter 2.receiver 3.Goniometer 4.fixed arm assemblyponent holder6.reflector(1)7.meter stick實(shí)驗(yàn)步驟：1. 如圖8-2架設(shè)儀器，使發(fā)射器與接收器正對(duì)，距離大約1mm(距離的量度請(qǐng)參考圖8-3)，並使其距離的中點(diǎn)在之臂旋轉(zhuǎn)盤的中心點(diǎn)上（如圖8-1）。2. 微將反射板往後移動(dòng)，觀察接收器讀數(shù)的變化。3. 移動(dòng)反射

14、板，使其最靠近支臂且讀值最大，記錄此值為h1。4. 往後移動(dòng)反射板，直到產(chǎn)生新的極大值h2，記錄此值為h2。5. 測(cè)量發(fā)射器到之臂轉(zhuǎn)軸中心的距離d1，最後利用h1、h2、d1計(jì)算微波波長(zhǎng)。6. 改變發(fā)射器與接收器的距離，重複實(shí)驗(yàn)。九、 Fabry Perot干涉儀實(shí)驗(yàn)原理： 當(dāng)電磁波碰到半反射片時(shí)，一部份會(huì)反射，一部份會(huì)折射，一個(gè)Fabry Perot干涉儀即是由兩片平行的半反射片所構(gòu)成；當(dāng)一波與另一經(jīng)幾次反射後透出的波相疊合時(shí)，及產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。若兩半反射片間的距離為，則兩波為同相，及產(chǎn)生極大值；若不符合前述條件則會(huì)產(chǎn)生最小值。實(shí)驗(yàn)儀器： 1.transmitter 2.receiver 3.

15、Goniometer ponent holder（2）5.partial reflection實(shí)驗(yàn)步驟：1. 如圖9-1架設(shè)儀器。圖9-12. 改變兩片半反射片的距離，並觀察對(duì)應(yīng)的極大值與極小。3. 調(diào)整兩片半反射片的距離使讀數(shù)值最大，記錄為d1。4. 緩慢調(diào)整其中一反射片遠(yuǎn)離另一反射片，在經(jīng)過10個(gè)最小值 之後回到另一個(gè)最大值，記錄兩反射鏡的間距為d2。5. 利用d1、d2計(jì)算微波波長(zhǎng)。6. 改變半反射片位置，重覆實(shí)驗(yàn)。十、Michelson干涉儀 實(shí)驗(yàn)原理： 就如同F(xiàn)abry-Perot干涉一樣，把一波分為兩個(gè)後再加以疊加，如圖10-1，T為發(fā)射器，R為接收器，A與B為反射片，C為半反射片

16、，電磁波通過C後分別到達(dá)A及B，再反射回到C後到達(dá)接收器R，若兩波同相位則在接收器R會(huì)得到最大值，此時(shí)若移動(dòng)反射鏡A或B其中之一，則相位會(huì)產(chǎn)生改變，讀值也就不是最大，因?yàn)椴ǖ穆窂浇?jīng)兩次反射， 所以若將反射片移動(dòng)2，則此波相位會(huì)改變360度，而使讀值經(jīng)歷最小又回到最大，利用此可能計(jì)算出波長(zhǎng)。 實(shí)驗(yàn)儀器： 1.transmitter 2.receiver 3.Goniometer 4.fixed arm assembly ponent holder(2) 6.rotating table 7.reflector(2)8.partial refector(1) 實(shí)驗(yàn)步驟： 1.如圖10-1裝設(shè)儀器

17、2.移動(dòng)反射片A，觀察讀值變化。 3.將A定在產(chǎn)生最大值的地方，記錄距離為X1。 4.移動(dòng)反射片A，使其經(jīng)湊10個(gè)最小值後回到另一個(gè)最大值，記錄A的距離為X2。 5.利用上面的數(shù)據(jù)計(jì)算1波長(zhǎng)。 6.改變A的位置，重複實(shí)驗(yàn)。十一、光纖光學(xué) 實(shí)驗(yàn)原理： 光可在真空中傳播，亦可在介值中傳播，就像在電線中電脈波的變化載著訊息一樣，雷射光強(qiáng)度的變化也可載著訊息在光纖中傳遞。觀察光在光纖中傳遞，我們可以瞭解此介值的一些性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)儀器： 1.transmitter 2.receiver 3.Goniometer 4.tubular plastic bags 5.styrene pellets實(shí)驗(yàn)步驟：1.

18、將發(fā)射器與接收器對(duì)齊成一直線。2. 將tubular plastic bags填滿styrene pellets，並將bag的一端街在發(fā)射器上，看看接收器的讀數(shù)有何變化，然後將bag另一端街上接收器，觀察讀值有何變化？3. 移走bag使發(fā)射器與接收器不正對(duì)，且沒有讀值反應(yīng)，再將bag接上發(fā)射器與接收器，觀察讀值有何變化？4. 改變bag的曲率半徑，訊號(hào)的強(qiáng)度有何變化？強(qiáng)度變化得很突然還是很緩慢？找一曲率半徑使強(qiáng)度突然變化。十二、 Brewsters angle 實(shí)驗(yàn)原理： 當(dāng)電磁波通過一介質(zhì)會(huì)有部份反射而不能通過介質(zhì)，反射波的量與電磁波的極性有 關(guān)，當(dāng)入射角為Brewsters angle時(shí)，

19、電磁波不會(huì)反射。 實(shí)驗(yàn)儀器： 1.transmitter 2.receiver 3.Goniometer 4.rotating table 5.polythylene panel 實(shí)驗(yàn)步驟： 1.如圖12-1排列，將發(fā)射器與接收器的極化角調(diào)為90度 2.調(diào)整panel使入射角為20度，轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)使接收器的讀值最大，然後代表12-1改變?nèi)?射角的值。並記錄在表12-1中。 3.只改變發(fā)射器與接收器的極化角調(diào)為0度，其他不變，將數(shù)值記錄在表12-1中。anglemeter reading (horizontal polarization)meter reading (vertical polariz

20、ation)202530354045505560657075 4.將讀值對(duì)入射角加以繪圖，水平與垂直極化繪在同一張圖上，利用Brewsters angle 的特性水平極化波不會(huì)反射找出Brewsters angle。十三、 Bragg diffraction 實(shí)驗(yàn)原理： Braggs Lawg是用來探索晶體或固體的結(jié)構(gòu)，當(dāng)X-ray入射到晶體時(shí)需滿足下式： 2dSinn d：為兩繞射平面間距 ：為入射波的grazing angle 實(shí)驗(yàn)儀器： 1.transmitter 2.receiver 3.Goniometer 4.rotating table 5.cubic lattice 實(shí)驗(yàn)步驟： 1.如圖1