微波分光仪实验报告.docx
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微波分光仪实验报告.docx
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微波分光仪实验报告
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微波分光仪实验报告
篇一:
电磁场与微波测量实验报告
(一)
电磁场与微波测量实验报告
(一)
学院:
班级:
组员一:
学号:
组员二:
学号:
实验一:
电磁波反射和折射实验
一,实验目的
1、熟悉s426型分光仪的使用方法。
2、掌握分光仪验证电磁波反射定律的方法。
3、掌握分光仪验证电磁波折射定律的方法。
二,实验设备与仪器
s426型分光仪
三,实验原理
电磁波在传播过程中如遇到障碍物,必定要发生反射,本处以一块大的金属板作为障碍物来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上所遵循的反射定律,即反射线在入射线和通过入射点的法线所决定的平面上,反射线和入射线分居在法线两侧,反射角等于入射角。
验证均匀平面波在无耗媒质中的传播特性;均匀平面波垂直入射理想电解质表面的传播特性。
四,实验内容与步骤
1、熟悉分光仪的结构和调整方法。
2、连接仪器,调整系统。
如下页图1所示,仪器连接时,两喇叭口面应互相正对,他们各自的轴线应在一条直线上。
指示两喇叭的位置的指针分别指于工作平台的90刻度处,将支座放在工作平台上,并利用平台上的定位销和刻线对正支座(与支座上刻线对齐)拉起平台上四个压紧螺钉旋转一个角度放下,即可压紧支座。
3、测量入射角和反射角
反射金属板放到支座上时,应使金属板平面与支座线面的小圆盘上的某一对刻线一致。
而把带支座的金属反射板放到小平台上时,应使圆盘上的这对与金属板平面一致的刻线与小平台上相应90刻度的一对刻线一致。
这时小平台上的0刻度就与金属板的法线方向一致。
转动小平台,使固定臂指针指在某一角度处,这角度的读数就是入射角,然后转动活动臂在电流表上找到最大指示处,此时活动臂的指针所指的刻度就是反射角。
如果此时表头指示太呆或太小,应调整衰减器、固态振荡器或晶体检波器,使表头指示接近满量程。
4、注意:
做此项实验,入射角最好取30至65度之间。
因为入射角太大接受喇叭有可能直接接受入射波。
注意系统的调整和周围环境的影响。
图1:
反射实验仪器的布置
五,实验数据与处理
1,金属板实验:
实验数据及处理如下表
2,观察介质板(玻璃板)上的反射和折射实验:
实验数据及处理如下表
六,实验误差分析
根据电磁波在金属板与玻璃板反射实验结果可以看到,反射与折射大体上遵循反射和折射定律,但与理论值存在一定偏差,主要表现在:
各个角度的反射实验中反射角与入射角有一定差异;玻璃板的反射与折射实验中反射、透射系数相加并不为1,且均比1大,我们认为这些差异主要由于以下实验误差引起。
1.放置金属板、玻璃板时板面与小平台上90度刻线无法完全一致;2.读取电流值时由于指针时常摆动造成读数不准;
3.入射角较大时接收到的反射电磁波可能已部分直接来源于入射源;4.实验中来自其他实验组的仪器干扰;5.实验员实验过程中身体活动带来一定干扰;6.其他实验误差。
七,思考题
1.在衰减器旁边的螺钉有什么作用?
衰减器旁有两个螺钉,其中一个控制衰减程度,另一个调整喇叭天线高度。
2,电磁波的反射和激光的反射有何相同之处以及不同之处。
相同之处是两者都遵循电磁波的反射定律;不同之处在于电磁波的反射波聚拢度较低,分散较大,互相存在干扰,而激光的聚拢度很高,实验结果更为精确。
3,测量反射角过程中,出现几次极大值?
为什么。
两次,因为反射波聚拢度低,传输过程中分散成更小波束,相互之间会产生干涉,因此会出现两次峰值。
4,透射系数和反射系数相加是否等于1?
为什么,进行误差分析。
不等于,略大于1,主要是一方面电流表测量值不够精确,电流表指针时常不稳定,另一方面一部分入射波可能不经反射、折射直接被接收端接收,同时反射波、折射波的干涉可能会造成强度的偏差。
篇二:
微波光学实验实验报告
近代物理实验报告
指导教师:
得分:
实验时间:
20XX年11月23日,第十三周,周一,第5-8节
实验者:
班级材料0705学号20XX67025姓名童凌炜
同组者:
班级材料0705学号20XX67007姓名车宏龙
实验地点:
综合楼503
实验条件:
室内温度℃,相对湿度%,室内气压
实验题目:
微波光学实验
实验仪器:
(注明规格和型号)
微波分光仪,反射用金属板,玻璃板,单缝衍射板
实验目的:
1.了解微波分光仪的结构,学会调整并进行试验.2.验证反射规律
3.利用迈克尔孙干涉仪方法测量微波的波长4.测量并验证单缝衍射的规律
5.利用模拟晶体考察微波的布拉格衍射并测量晶格数
实验原理简述:
1.反射实验
电磁波在传播过程中如果遇到反射板,必定要发生反射.本实验室以一块金属板作为反射板,来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上时所遵循的反射规律。
2.迈克尔孙干涉实验
在平面波前进的方向上放置一块45°的半透半反射版,在此板的作用下,将入射波分成两束,一束向A传播,另一束向b传播.由于A,b两板的全反射作用,两束波将再次回到半透半反板并达到接收装置处,于是接收装置收到两束频率和振动方向相同而相位不同的相干波,若两束波相位差为2π的整数倍,则干涉加强;若相位差为π的奇数倍,则干涉减弱。
3.单缝衍射实验
如图,在狭缝后面出现的颜射波强度并不均匀,中央最强,同时也最宽,在中央的两侧颜射波强度迅速减小,直至出现颜射波强度的最小值,即一级极小值,此时衍射角为φ=arcsin(λ/a).
然后随着衍射角的增
大衍射波强度也逐渐增大,直至出现一级衍射极大值,此时衍射角为Φ=arcsin(3/2*λ/a),随着衍射角度的不断增大会出现第二级衍射极小值,第二级衍射极大值,以此类推。
4.微波布拉格衍射实验
当x射线投射到晶体时,将发生晶体表面平面点阵散射和晶体内部平面点阵的散射,散射线相互干涉产生衍射条纹,对于同一层散射线,当满足散射线与晶面见尖叫等于掠射角θ时,在这个方向上的散射线,其光程差为0,于是相干结果产生极大,对于不同层散射线,当他们的光程差等于波长的整数倍时,则在这个方向上的散射线相互加强形成极大,设相邻晶面间距为d,则由他们散射出来的x射线之间的光程差为cD+bD=2dsinθ,当满足
2dsinθ=Kλ,K=1,2,3…时,就产生干涉极大.这就是布拉格公式,其中θ称为掠射角,λ为x射线波长.利用此公式,可在d已测时,测定晶面间距;也可在d已知时,测量波长λ,由公式还可知,只有在 实验步骤简述:
1.反射实验
1.1将微波分光仪发射臂调在主分度盘180°位置,接收臂调为0°位置.
1.2开启三厘米固态信号发射器电源,这时微安表上将有指示,调节衰减器使微安表指示满刻度.1.3将金属板放在分度小平台上,小分度盘调至0°位置,此时金属板法线应与发射臂在同一直线上,
1.4转动分度小平台,每转动一个角度后,再转动接收臂,使接收臂和发射臂处于金属板的同义词,并使接收指示最大,记下此时接收臂的角度.
1.5由此,确定反射角,验证反射定律,实验中入射角在允许范围内任取8个数值,测量微波的反射角并记录.2.迈克尔孙干涉实验
2.1将发射臂和接收臂分别置于90°位置,玻璃反射板置于分度小平台上并调在45°位置,将两块金属板分别作为可动反射镜和固定反射镜.
2.2两金属板法线分别在与发射臂接收臂一致,实验时,将可动金属板b移动到导轨左端,从这里开始使金属板缓慢向右移动,依次记录微安表出现的的极大值时金属板在标尺上的位置.
2.3若金属板移动距离为L,极大值出现的次数为n+1则,n()?
L,λ=2L/n这便是微波的波长,再令金属板反向移动,重复上面操作,最后求出两次所得微波波长的平均值.
3.单缝衍射实验
3.1预先调整好单缝衍射板的宽度(70mm),该板固定在支座上,并一起放到分度小平台上,单缝衍射板要和发射喇叭保持垂直,
3.2然后从衍射角0°开始,在单缝的两侧使衍射角每改变1°,读一次表头读数,并记录
.
λ2
由于本实验的单缝衍射版的最小值,衍射角度不能过大,同时考虑到第一级衍射极大值的强度比中央极大值的强度弱很多,隐刺将本实验分成两段,第一段从-30°~30°,第二段从30°~50°.
3.3画出两段的I-φ试验曲线图,根据微波波长和缝宽,算出第一级极小和一级极大的衍射角与曲线上求得的结果进行比较
4.微波布拉格衍射实验
4.1用微波代替x射线验证布拉格公式,必须制作一个模拟晶体,使晶格常熟略大于微波波长.
模拟晶体是由直径10mm的金属球做成的立方晶体模型,相邻球距为40mm,这些金属球就相当于晶体点阵中的粒子,实验时,将模拟晶体放在分度小平台上.
4.2首先令分度小平台指示在0°位置,这样晶体(100)面与发射臂平行,固定臂指针指示的是入射角;活动臂指针指示的是经晶体(100)面反射的微波的反射角.
4.3转动分度小平台,改变微波的掠射角,掠射角的测量范围15°~3(本文来自:
博旭范文网:
微波分光仪实验报告)5°,45°~60°,保证散射角与掠射角相等,分度小平台每次转动1°,读取接收检波电流I值,再绘出I-θ曲线图.从实验曲线上求出极大值θ角大小,然后与理论公式计算出来的衍射角相比较(取K=1,d=40mm,λ=32.02mm),计算其偏离程度,并分析其原因
原始数据、数据处理及误差计算:
从上面的实验数据看出,微波的入射角θin和反射角θout在误差允许的范围内可认为是相等的,少数的偏差可能是由于微波易受外界干扰所致。
因而可以认为,微波也是符合反射定律的。
间距的平均值为L1=17.063mm
在这个间距内,极大峰只在首尾各出现了一次,因此λ1=2*L1=34.126mm
反向出现三次极大值之间的间距分别为15.88mm,16.81mm,16.59mm间距的平均值为L2=16.427mm
同样,在这个间距内,极大峰首尾各出现一次,因此λ2=2*L2=32.854mm
两次波长的平均值为λ=33.49mm,与仪器给出的标定波长32.02mm较为接近,可认为微波的迈克尔逊干涉是符合定律并且波长测量时可信的。
3.单缝衍射实验数据
实验数据过多,故这里略去,详见附表的原始数据。
只给出转换以后的I-ψ实验曲线图和相关峰值。
-----图片见附页1------
可见,中央衍射峰出现在-1°,而第一级衍射峰分别出现在-45°和43°
而根据理论的第一极大值衍射角计算公式Φ=arcsin(3/2*λ/a),以及波长λ=32.02mm,单缝宽a=70mm,可以得到,理论的两个第一极大衍射角为±43.325°,与实验测得的结果相近,除去干扰造成的误差影响,可以认为,微波也符合单缝衍射规律。
4.微波布拉格衍射实验数据
实验数据略去,根据数据作出的I-θ关系图如下,按照掠射角的范围分成两段:
篇三:
微波实验五
实验一电磁波反射实验报告
姓名:
石娜学号:
20XX1120XX1
一、实验目的
1)熟悉Dh926b型微波分光仪的使用方法。
2)通过实验观察测量电磁波在传播方向上遇到金属媒质时产生的现象及规律。
3)学习如何分析和消除系统误差。
二、实验仪器
Dh926b型微波分光仪、喇叭天线、Dh1121b型3厘米固态信号源、Dh926AD型数据采集仪、计算机、金属反射板
三、实验原理
当电磁波在传播途中遇到边界时,一部分能量传过边界,形成折射波,另一部分呢能量被边界反射,形成反射波,斜入射时,传播方向与分界法向不平行,电场或磁场可能与分界面不平行。
反射波与折射波都为平面波,且在反射、折射过程中,频率不变。
入射线、反射线、折射线在同一平面内。
考虑特殊情况,当平面波向理想道题表面投射时,无论入射角如何,均不存在折射现象。
本实验则利用金属板代替理想导体来验证全反射。
四、实验内容及步骤
1.熟悉微波分光仪的结构和调整方法。
2.按实验指导书连接仪器,调整系统至稳态。
3.调节衰减器,使微安表的读数指示合适。
4.测量入射角和反射角并进行数据采集。
(通过计算机上的软件进行智能采集)5.转动小平台,使固定臂指针在某一角度,角度读数便是入射角。
然后转动活动臂根据采集结果找到一最大指标,此时活动臂的指针所指刻度就是反射角。
五、实验记录
1)30°
2)35°
3)40°
5)50°
6)55°
8)65°
六、实验分析及小结
1)由实验结果记录可知,在误差允许范围内,反射角近似等于入射角。
2)由实验过程可知,入射的微波是以平面的形式入射到金属板上的,近似于一个扇形波束,所以在接收时不一定能在准确的角度全部接收到该波速。
只能说大部分接收。
所以存在实验误差。
3)入射角不能太大,太大的话,存在发射出的波束未经过反射而直接被接收。
4)微波实验干扰较强,在实验的过程中,移动的同学以及同学们的手机都会对本实验的结果造成一定的影响带来实验误差。
5)在实验过程中,通过观察计算机上的采集软件,可知采集结果会超出量程,此时可通过调节喇叭天线上的衰减器来将反射信号控制在合适的范围内,
便于采
集和观测。
6)在实验中由于人为观测原因也可带来实验误差。
7)通过本次实验,我了解到了微波在理想导体的表面反射的现象及原理,在理想情况下,电磁波的反射角是严格等于入射角的。
且在金属表面发生的是全反射。
七、实验思考题
1)电磁波的反射与单色激光的反射有何相同有何不同?
答:
相同点:
电磁波的反射和单色激光的反射都严格遵循反射定律。
即反射角等于入射角。
不同点:
电磁波中包含了不同频率的波成分,能量分散,导致方向性不怎么强,即以面的形式入射。
而单色激光束频率单一,能量高度集中,方向性好。
即反射时以肉眼可见的光波速反射。
总的来说,二者反射的外在表现形式不同,一个为“面”,一个为“线”。
2)试验中,反射角会出现几次极大值?
为什么?
答:
通过实验记录可知,本次实验的所有角度出现1次极大值,因为在正常情况下,反射角等于入射角,故只会出现一次极大值。
3)试验中,反射角没有严格等于入射角,为什么?
答:
因为:
1)实验存在人为误差,即观测最大值时的角度偏差。
2)实验中由于同频试验台的干扰,会引起实验误差。
3)由于其他同量级间的频率干扰,如手机信号频段等,都会对实验造成干扰。
4)由测量者在实验时摆动活动臂使得身体移动,对实验中的反射现象也造成一定的干扰。
5)其他外在因素,环境及周围的人数、嘈杂的声音等。
都使得实验存在一定的误差即反射角没有严格等于入射角。
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