微波光学实验.doc

微波光学实验
实验目的:
,学会调整它并能用它进行实验。
,测量并验证反射、单缝衍射和双缝干涉的规律。
实验器材:见讲义
微波分光仪
微波和光波都是电磁波,都具有波动性,能产生反射、衍射、干涉及折射等现象。微波的波长在一毫米到一米之间,在电磁波谱中其短波长一端与远红外光波相连接,在长波长一端与超高频无线电波相连接。许多可见光和其他波长的电磁波的性质,都可以用微波来再现,只是由于波长不同,波动现象的尺度不同而已。利用微波代替光波来进行实验直观、方便的多。
实验原理:见课本
1.

由微波分光仪的发射天线发出的微波是在一定范围内的平面波,当平面波入射到缝宽为的单缝上就会发生衍射,在不同方向上可以由接收天线接收到不同强度的微波,在各衍射方向上的微波可以看作是这个方向上小范围内的平面波,接收天线将其汇聚到一起来。因此可以认为这种衍射是夫琅和费衍射。
单缝夫琅和费衍射的光强分布光强为:
当衍射角=0时,衍射波的强度最大,称为中央极强,它有一定的宽度。在中央极强两侧,衍射波的强度迅速减小,直至出现衍射波强度的极小值,即一级极小。可以证明正一级极小的衍射角为:。同样,负一级极小的衍射角为:。如果定义两个一级极小之间的夹角为中央极强的角宽度,则中央极强的角宽度为:
。
我们还可以证明各级极小的衍射角满足:
k=1,2,3, ……
分别称为一级极小,二级极小,三级极小,……。
除中央极强外,其余各级衍射极大的衍射角近似满足:
k‘=1,2,3 ……
分别称为一级极大,二级极大,三级极大,……。

实验步骤:见讲义
。转动刻度盘使其1800的位置正对固定臂(发射天线)的指针,转动可动臂(接收天线)使其指针指着刻度盘的0°处,使发射天线喇叭与接收天线喇叭对正。
,将其安放在刻度盘上,衍射板的边线与刻度盘上两个90°对齐。
,依次微调发射喇叭、衍射板、接收喇叭,使衍射强度分布的中央极大位于0°;调节发射和接收衰减器,使中央极大值的信号电平处于80—90μΑ;在500的范围内转动接收天线,观察衍射强度分布,认为分布合理后开始测量。
+500后开始读数,衍射角每改变2°读取一次微安表的读数并作好