微波光學試驗

1、微波光學試驗基本要求主要試驗內容儀器簡介實驗注意事項思考題基本要求、了解電磁波的反射、干涉、衍射等現(xiàn)象。、學會用微波分光儀做反射、干涉、衍射等實驗。、學習如何分析和消除系統(tǒng)誤差。主要試驗內容將微波分光儀的工作電流選擇在預熱檔，接通電源，預熱20min。然后撥向等幅檔，調整工作電流及衰減器，使微安表讀數適中。調節(jié)接收喇叭，使兩喇叭對正，使之接受信號最大。、反射實驗（）裝上反射板，使其法線與刻度盤上的0o線一致，固定在刻度盤上。（）轉動圓盤，使固定臂指針指向某一角度，即入射角。然后轉動活動臂，找到一個最大接收位置，這個位置所對應的角度為反射角。（）每隔5o做一次，記錄所對應的位置。（）從左、右方向

2、入射，各做一次，取平均值，驗證反射定律。、單縫干涉（）將固定臂和活動臂的指針分別指向180o和0o線處。（）裝上單縫板，使其表面與圓盤上的90o線重合，縫寬控制在70mm。（）衍射角從0o開始，轉動活動臂，每隔2o記錄一次表頭讀數，做到50o為止，左右各一次。（）畫出單縫衍射強度與衍射角的關系曲線，求出一級極大和一級極小，并且與理論計算出來的相應角度進行比較。、雙縫干涉（）按單縫衍射步驟進行（使縫寬a=40mm,間隔b=70mm）。（）應用公式計算比較出相長干涉角和相消干涉角，與實驗求出的相應角度進行比較。、邁克爾遜干涉（）使固定臂和活動臂分別指向0o和90o處。固定活動臂，裝上透射板，使法線

3、對準圓盤上的45o線，并固定之。（）分別裝上反射板（應相互垂直），其法線應與喇叭的軸線一致。（）移動反射板（通過旋轉讀數機構上的手柄），在表頭上讀出（n+1）個極小值，并同時從讀數機構上讀出相應各個極小值的讀數，求出可移反射板移動的總距離，根據公式求出。、布拉格衍射（）將模擬晶體排成方形點陣，放在圓盤上，使待側面法線與圓盤上0o垂直，并固定。（）轉動圓盤，使固定臂指針指在某一角度即入射角，將活動臂轉至反射角方向，使反射角等于入射角，讀出A表讀數。（）改變入射角，每隔2測一次數據。（）左右各做一次，取平均值，畫出衍射角曲線，并求出相應的衍射角。主要試驗內容儀器簡介1231210487561191

4、固態(tài)源電源2發(fā)射喇叭3固態(tài)源4接收喇叭5衰減器6檢波器7微安表8活動臂9指示角度指針10試樣臺11儀器調平螺絲12固定臂儀器簡介固態(tài)源電源固態(tài)源電源布拉格衍射布拉格衍射本實驗采用成套的微波分光儀，其結構如圖。還有單縫板、雙縫板、透射板各一塊，反射板兩塊，模擬晶體，兩個支架。實驗注意事項、將兩個喇叭的方向對正，發(fā)射和接收喇叭方向不正將嚴重影響實驗結果，務必小心不可碰歪。、做“布拉格衍射”實驗前應仔細將模擬晶體排成方形點陣，并將小球調整到規(guī)則位置。、測峰值時，注意峰值是否超過量程。思考題1、實驗前，為什么必須將兩喇叭天線對正？如果不對正，對實驗結果將產生什么影響？2、做反射實驗時，為什么要求角度在

5、3565之間？入射角為什么不能太大？3、在布拉格衍射實驗中，為什么要左右各測一次取平均值？4、試設計用微波相干儀測量不透明介質的折射率。思考題答案1、實驗前，為什么必須將兩喇叭天線對正？如果不對正，對實驗結果將產生什么、實驗前，為什么必須將兩喇叭天線對正？如果不對正，對實驗結果將產生什么影響？影響？答：實驗前必須將兩喇叭天線對正，這樣才會使得測量結果正確，并與理論值相符合。若兩喇叭天線沒對正，即發(fā)射喇叭偏離，在雙縫干涉實驗中，將使衍射曲線中央極大偏離，兩邊不對稱，同時接收信號偏小或接收不到信號；在布拉格衍射實驗中，調節(jié)的入射角不等于實驗入射角，所以測得的數據是錯誤的。如果接收喇叭天線偏離，則可

6、能使接收信號偏小，甚至接收不到信號。2、做反射實驗時，為什么要求角度在、做反射實驗時，為什么要求角度在35 65 之間？入射角為什么不能太大？之間？入射角為什么不能太大？答：做反射實驗時，要求角度在3565之間，在這角度之間才能比較正確地驗證反射定律。由于發(fā)射喇叭天線發(fā)出的微波束是一個扇形區(qū)域的波束。若入射角度太小，即使想法調節(jié)到小角度，則接收喇叭會擋住部分發(fā)射喇叭天線發(fā)出的微波，測量結果就不正確；若入射角度太大，則發(fā)射喇叭天線發(fā)出的部分微波沒有經過反射板就直接進入了接收喇叭，這樣的結果顯然是錯誤的，也就不能驗證反射定律。3、在布拉格衍射實驗中，為什么要左右各測一次取平均值？、在布拉格衍射實驗

7、中，為什么要左右各測一次取平均值？答：模晶格放在圓盤上時，不可能完全中心對齊，待測面的法線也不可能完全與0重合。這樣測量結果會存在一個“0位誤差”，即衍射極大的角度可能偏大或偏小。左右各測一次再取平均可減小或消除這種“0位誤差”。4 4、試設計用微波相干儀測量不透明介質的折射率。、試設計用微波相干儀測量不透明介質的折射率。思考題答案4 4、試設計用微波相干儀測量不透明介質的折射率。、試設計用微波相干儀測量不透明介質的折射率。答：（1）原理 用微波的邁克爾遜干涉實驗進行測量。由于電磁波可以透過不透明介質，將這種不透明的介質做成厚度為d的平板放入干涉儀的一臂之中，如圖所示。則兩臂的波程差將變化為 ，由此變化可測量出介質的折射率n。dn) 1(2（2）做法 首先在沒有介質板的情況下，調節(jié)螺旋測微計使B板移動，同時測出接收喇叭變化k+1個極大（或極小）之間的距離d1，則。再將介質平板插入圖