微波分光儀II

1、微波分光儀II一.實驗原理二.微波分光儀三.實驗內(nèi)容及要求1 微波是一種電磁波，就應(yīng)有干涉、衍射、反射、折射、偏振等特性。本實驗正是研究微波的這些特性。由于微波波長比光波波長大幾個（大約7個，千萬倍）數(shù)量級，因此用微波作波動實驗比用光波作波動實驗更直觀和方便。一、實驗原理 微波的偏振 平面電磁波是橫波，它的電場強度矢量和波長的傳播方向垂直。 電場強度矢量如果沿一固定方向變化，這樣的橫電磁波叫線偏振波 ；電磁場沿某一方向（與偏振方向的夾角為）的能量與偏振方向的能量有 的關(guān)系，式中I0為偏振方向微波的強度，I為方向微波的強度。I0I發(fā)射喇叭方向接收喇叭方向圖12 單縫衍射 當一平面波入射到寬度和波

2、長可比擬的狹縫時，就會發(fā)生衍射現(xiàn)象。 縫后面的衍射波強度出現(xiàn)不均勻分布，中央主極大強度最強，寬度最寬，次極大的強度很弱。 若滿足夫瑯和費衍射的“遠場”條件時, 波的相對強度分布如圖2所示。當當 時 式中 時出現(xiàn)次極大I=0出現(xiàn)暗條紋。 設(shè)波長為縫寬為 衍射角為則強度分布如下：I/I0sin 圖23波導(dǎo)二、微波分光儀微波發(fā)射喇叭分波元件信號發(fā)生器接收喇叭檢波二極管A衰減器諧振腔旋轉(zhuǎn)主軸圖3分光儀的基本組成4如圖3所示 分光儀主要由微波的發(fā)射、接收和分波元件三部分組成 ；接收和發(fā)射喇叭平行等高；接收器和分波元件均可繞主旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。 分波元件可以是半透射板、金屬反射板、單縫、雙縫、模擬晶體等；信號發(fā)

3、生器與諧振腔等共同組成微波源 ；所產(chǎn)生的微波經(jīng)耦合孔進入波導(dǎo)管，波導(dǎo)管為矩型波導(dǎo)管，它能在來自諧振腔的微波中選出橫電波（橫電波，下標1表示電磁場沿波導(dǎo)寬邊形成一個半波駐波，0表示沿窄邊方向處處均勻）； 微波電場垂直于波導(dǎo)或喇叭寬面； 接收裝置只能接收橫電波，接收波導(dǎo)中的檢波二極管把微波變?yōu)橹绷麟姡脖淼碾娏髋c微波強度成正比。 衰減器可控制微波的強度。發(fā)射微波：5 圖4 微波分光儀的單縫衍射 發(fā)射喇叭微波源電信號諧振腔微波衰減器波導(dǎo)管A表接收喇叭檢波二極管單縫6三、實驗內(nèi)容及數(shù)據(jù)處理微波的偏振 自己想辦法把儀器調(diào)整成圖3的狀態(tài)；無分波元件 如圖2所示。接收喇叭可以旋轉(zhuǎn)，可改變的大小。 每5度測一個實驗點，用圖示法與理論曲線比較。 研究微波的單縫衍射 自己想辦法把儀器調(diào)整成圖3的狀態(tài)；分波元件為單縫，則儀器如圖4所示?？p寬7cm左右，每兩度左右測一個實驗點； 給出相對強度分布曲線。根據(jù)暗紋位置計算微波波長。 分析實驗值與理論值差別較大的原因。7四、應(yīng)用 本實驗裝置可用于模擬布拉格衍射。布拉格衍射是指晶體對X射線的衍射，這種衍射用于研究晶體的晶格結(jié)構(gòu)。用微波代替X射線，因微波波長遠