PASCO物理组合实验系列 微波光学组合实验 王威武编译 上海交通大学物理实验中心
PASCO 物理组合实验系列 微波光学组合实验 王威武 编译 上海交通大学物理实验中心
目录 引言… 实验1系统介绍 实验2反射 3 实验3驻波一测量波长 4 实验4棱镜的折射… 7 实验5偏振… 9 实验6双缝干涉… 11 实验7劳埃德镜… 实验8法布里-珀罗干涉仪 15 实验9迈克尔逊干涉仪… 实验10纤维光学 18 实验11布儒斯特角… o 实验12布喇格衍射…2引
目 录 引言···································································································································· I 实验 1 系统介绍············································································································· 1 实验 2 反射····················································································································· 3 实验 3 驻波── 测量波长··························································································· 4 实验 4 棱镜的折射········································································································· 7 实验 5 偏振····················································································································· 9 实验 6 双缝干涉············································································································· 11 实验 7 劳埃德镜············································································································· 13 实验 8 法布里-珀罗干涉仪··························································································· 15 实验 9 迈克尔逊干涉仪································································································· 16 实验 10 纤维光学············································································································· 18 实验 11 布儒斯特角········································································································· 19 实验 12 布喇格衍射········································································································· 21 1
引言 在微波频率范围内研究光学现象有许多优点。用波长为2.85厘米微波转换了实验的刻 度，微米变成厘米，改变传统光学实验小刻度易变不清晰的缺点，使实验易于观察和操作。 PASCO科学模型WA-9314B基本微波光学系统就充分利用这些优点。基本微波光学系统由 发射波长为2.85cm的发射器和具有多种放大倍数（从1X到30X)的接收器组成，也包括 研究各种光学现象所需的附属设备。 本手册描述了微波仪器的操作和维护，并给出多个实验的详细说明，从反射和折射的定 量研究到迈克耳逊干涉和法布里-珀罗干涉的微波模型。若有WA-9316或WA-9315还可以 研究布喇格衍射和布儒斯特角。 实验仪器 耿氏二极管发射器 耿氏二极管发射器输出波长为2.85cm,功率为15mW相干线偏振波。该发射器由耿氏 二极管，10.525GHz谐振腔、控制输出的喇叭及为减小桌面反射，高度为18cm的支架组成。 发射器可接入标准115V或220/240V,50/60Hz的交流电。它还包括一个用发光二极管做指 示的电源指示灯及测量偏振角用的刻度盘。 耿氏二极管是起着在微波波段振荡的非线性电阻的作用。沿二极管轴向线偏振的微波经 喇叭发射出沿喇叭轴线的微波波束。 微波发射器的操作 将电源插头接入发射器底部面板上的 插孔，并将电源插头插入115V或220/240V, 50/60Hz标准交流电源。 注意：虽然微波发射器的输出能量在标准范 围内，但是当发射器打开的时候不能 近距离地对着喇叭口看。 Microwave Transmitter with Power Supply 电源规格 9V,500mA: 微型听筒塞孔接头（尖头为正）。 微波接收器 接收器连有电流计，在低幅信号下它的读数和入射波信号强度大致成比例。微波喇叭和 发射器是一样的，收集微波信号并把它引入10.525GHz谐振腔内的肖特基二极管。该二极 管只响应沿二极管轴线偏振的那部分波并生成随微波信号振幅变化的直流电压。 接收器有四档放大范围，从1到30，对每档范围，可用微调旋钮调整放大率。为方便 2
引 言 在微波频率范围内研究光学现象有许多优点。用波长为 2.85 厘米微波转换了实验的刻 度，微米变成厘米，改变传统光学实验小刻度易变不清晰的缺点，使实验易于观察和操作。 PASCO 科学模型 WA-9314B 基本微波光学系统就充分利用这些优点。基本微波光学系统由 发射波长为 2.85cm 的发射器和具有多种放大倍数（从 1X 到 30X）的接收器组成，也包括 研究各种光学现象所需的附属设备。 本手册描述了微波仪器的操作和维护，并给出多个实验的详细说明，从反射和折射的定 量研究到迈克耳逊干涉和法布里-珀罗干涉的微波模型。若有 WA-9316 或 WA-9315 还可以 研究布喇格衍射和布儒斯特角。 实验仪器 耿氏二极管发射器 耿氏二极管发射器输出波长为 2.85cm，功率为 15mW 相干线偏振波。该发射器由耿氏 二极管，10.525GHz 谐振腔、控制输出的喇叭及为减小桌面反射，高度为 18cm 的支架组成。 发射器可接入标准 115V 或 220/240V，50/60Hz 的交流电。它还包括一个用发光二极管做指 示的电源指示灯及测量偏振角用的刻度盘。 耿氏二极管是起着在微波波段振荡的非线性电阻的作用。沿二极管轴向线偏振的微波经 喇叭发射出沿喇叭轴线的微波波束。 微波发射器的操作 将电源插头接入发射器底部面板上的 插孔，并将电源插头插入 115V 或 220/240V， 50/60Hz 标准交流电源。 注意：虽然微波发射器的输出能量在标准范 围内，但是当发射器打开的时候不能 近距离地对着喇叭口看。 电源规格 9 V，500mA； 微型听筒塞孔接头（尖头为正）。 微波接收器 接收器连有电流计，在低幅信号下它的读数和入射波信号强度大致成比例。微波喇叭和 发射器是一样的，收集微波信号并把它引入 10.525GHz 谐振腔内的肖特基二极管。该二极 管只响应沿二极管轴线偏振的那部分波并生成随微波信号振幅变化的直流电压。 接收器有四档放大范围，从 1 到 30，对每档范围，可用微调旋钮调整放大率。为方便 2
课堂演示，香焦插头连接器提供可接入投影仪输出信号（如PASCO Model ES9065投影仪 或$E-9617直流电压表)。输出信号也可接入示波器。接收器由电池供电，并附有发光二极 管指示灯，发光二极管亮时表明已开启接收器，电池在工作。和发射器一样，接在18cm高 的支架上可以减少桌面的反射，并配有刻度圆盘方便测量偏振角。 接收器一侧有一凹形连接器用来连接 微波探测器。探测器除了没有喇叭和共振腔 外，其它和接收器是一样的。喇叭能阻碍波 的传播，在测量波谱时探测器就显出它的优 势，如实验3所描述的驻波波谱。 注意：接收器的检波二极管是非线性设备。 这种非线性对大多数实验没有什么 影响。值得注意的是，电流计读数不 与电场强度(E)或入射波强度(I) 成正比，它只大致反应出某些中间 值。 Microwave Receiver 微波接收器的操作 注意：使用接收器以前，你需要安装两节9V的电池。详情参考手册最后的维护部分。 1.将NTENSITY选项钮从OFF旋到30X。若电池指示灯亮，说明电池是好的，若不亮， 则应按照维护部分所介绍的步骤更换电池。 注意：NTENSITY选项的设置值乘上电流计读数才是你真正应测得的数值。例如3OX,表 明你应该把电流计读数乘上30才能得出当NTENSITY选项设为IX的一样的值，当 然在测量中不能改变VARIABLE SENSITIVITY旋钮的位置。 2.将微波喇叭指向入射波。除非研究偏振效应，调整发射器和接收器的偏振角使它们方向 相同（如两喇叭都垂直或都水平）。 3.调节VARIABLE SENSITIVITY旋钮，使电流计指针指向正中。若电流计指针没有偏转， 顺时针旋转NTENSITY旋钮增大放大率。作定量比较测量时，记住将电流计读数乘上 放大率。 设备初装 Washers 做实验前要将发射器和接收器连到它们 各自的支架上，并遵循以下步骤： Hand screw 1.将接收器的发射器面板后面的手转旋钮 旋开。 2.如图所示将设备接到支架上，注意垫圈的 位置。 Attaching the Transmitter and Recelver Stands 3
课堂演示，香焦插头连接器提供可接入投影仪输出信号（如 PASCO Model ES9065 投影仪 或 SE-9617 直流电压表）。输出信号也可接入示波器。接收器由电池供电，并附有发光二极 管指示灯，发光二极管亮时表明已开启接收器，电池在工作。和发射器一样，接在 18 cm 高 的支架上可以减少桌面的反射，并配有刻度圆盘方便测量偏振角。 接收器一侧有一凹形连接器用来连接 微波探测器。探测器除了没有喇叭和共振腔 外，其它和接收器是一样的。喇叭能阻碍波 的传播，在测量波谱时探测器就显出它的优 势，如实验 3 所描述的驻波波谱。 注意：接收器的检波二极管是非线性设备。 这种非线性对大多数实验没有什么 影响。值得注意的是，电流计读数不 与电场强度（ E ）或入射波强度（ I ） 成正比，它只大致反应出某些中间 值。 微波接收器的操作 注意：使用接收器以前，你需要安装两节 9V 的电池。详情参考手册最后的维护部分。 1．将 INTENSITY 选项钮从 OFF 旋到 30X。若电池指示灯亮，说明电池是好的，若不亮， 则应按照维护部分所介绍的步骤更换电池。 注意：INTENSITY 选项的设置值乘上电流计读数才是你真正应测得的数值。例如 30X，表 明你应该把电流计读数乘上 30 才能得出当 INTENSITY 选项设为 1X 的一样的值，当 然在测量中不能改变 VARIABLE SENSITIVITY 旋钮的位置。 2．将微波喇叭指向入射波。除非研究偏振效应，调整发射器和接收器的偏振角使它们方向 相同（如两喇叭都垂直或都水平）。 3．调节 VARIABLE SENSITIVITY 旋钮，使电流计指针指向正中。若电流计指针没有偏转， 顺时针旋转 INTENSITY 旋钮增大放大率。作定量比较测量时，记住将电流计读数乘上 放大率。 设备初装 做实验前要将发射器和接收器连到它们 各自的支架上，并遵循以下步骤： 1．将接收器的发射器面板后面的手转旋钮 旋开。 2．如图所示将设备接到支架上，注意垫圈的 位置。 3
3.要调整发射器和接收器的偏振角，松开手转旋钮，转动设备，在预定方向上旋紧旋钮。 用设备背部的刻度盘测量偏振角。注意，在大部分实验中，接收器和发射器的偏振方向 相同，使它们的偏振角匹配则显得尤为重要。若将其中一个设备旋转10°，则应将另一 设备旋转-10°(350°)。 附属设备 基本微波光学系统的附属设备包括： Rotating Table(1) Goniometer(1) Component Hoider(☒ Rotating Component Holder(1) Fixed Arm Assembly(1) 角度计(1) 固定臂设备(1) 旋转台(1)支架(2)可转支架(1) Metal Reflector (2) Slit Extender Arm(1) Partial Reflector (2) Narrow Slit Spacer(1) Polarizers(2) Wide Slit Spacer (1) 金属反射镜(2) 狭缝添加臂(1) 部分反射镜(2) 狭缝添加臂(1) 偏振片(2)) 宽缝屏(1)
3．要调整发射器和接收器的偏振角，松开手转旋钮，转动设备，在预定方向上旋紧旋钮。 用设备背部的刻度盘测量偏振角。注意，在大部分实验中，接收器和发射器的偏振方向 相同，使它们的偏振角匹配则显得尤为重要。若将其中一个设备旋转 10°，则应将另一 设备旋转-10°（350°）。 附属设备 基本微波光学系统的附属设备包括： 角度计（1） 固定臂设备（1） 旋转台（1） 支架（2）可转支架（1） 金属反射镜（2） 狭缝添加臂（1） 部分反射镜（2） 狭缝添加臂（1） 偏振片（2） ） 宽缝屏（1） 4
Cubic Lattice with 100 metal spheres-5x5x4 array (1) Ethafoam Prism Mold w/ Tubular Styrene Pellets(1) Plastic Bags(4) Polyethylene Panel(1) 醚类聚氨酯泡沫胶棱镜（内填苯乙稀丸） 100个金属球的立方晶格一5×5×4阵列 管状塑料袋(1) 聚乙稀板(1) WA-9315附件包(WA-9316的一部分)含： 100个金属球的立方晶格一5×5×4阵列一块：聚乙稀板一块 9314B基本徽波光学系统包含的组件： WA-9319微波探测器： 直接插入接收器。当接收器的喇叭防碍波谱测量时该探测头就成必须设备。 WA-9318微波调制设备： 包含一个调制器和一只麦克风，有了该设备发射器和接收器就可用作微波通信系统。 实验装配设备 如图让角度计臂穿过支架底部的 小孔，确保臂底的磁条吸住支架底座。 要调节支架的位置只需让它们沿着角 度计滑动。用同样的方法将发射器和接 收器接到角度计臂上。 在大多数实验中将发射器安置在 角度计的长臂上，将接收器安置在角度 计较短的可动臂上，以使微波束和刻度 盘上的组件之间有较固定的关系，接收 Mounting the Component Holder 器则能随意移动从方便测量。 反射器、部分反射器、偏振器、狭缝屏和狭缝添加臂均用磁条吸附在组件支架上。角度 计臂上的米尺和连接处的角度盘使各组件的位置易于测量。要转动可动臂时注意将刻度盘固 定在桌面上。 1.小心：在一定情况下，微波会干扰电磁医疗仪器在工作。如果你用起博器或其它电磁医 疗仪器，请确保频率为10.525GHz低功率微波不会有什么影响。 2.始终将仪器放在干净、平滑的桌面上。在安装设备之前，清除一切物质一特别是金属碎 片，它们会粘在角度计臂底部的磁条上
醚类聚氨酯泡沫胶棱镜（内填苯乙稀丸） 100 个金属球的立方晶格—5×5×4 阵列 管状塑料袋（1） 聚乙稀板（1） WA-9315 附件包（WA-9316 的一部分）含： 100 个金属球的立方晶格—5×5×4 阵列一块；聚乙稀板一块 9314B 基本微波光学系统包含的组件： WA-9319 微波探测器： 直接插入接收器。当接收器的喇叭防碍波谱测量时该探测头就成必须设备。 WA-9318 微波调制设备： 包含一个调制器和一只麦克风，有了该设备发射器和接收器就可用作微波通信系统。 实验装配设备 如图让角度计臂穿过支架底部的 小孔，确保臂底的磁条吸住支架底座。 要调节支架的位置只需让它们沿着角 度计滑动。用同样的方法将发射器和接 收器接到角度计臂上。 在大多数实验中将发射器安置在 角度计的长臂上，将接收器安置在角度 计较短的可动臂上，以使微波束和刻度 盘上的组件之间有较固定的关系，接收 器则能随意移动从方便测量。 反射器、部分反射器、偏振器、狭缝屏和狭缝添加臂均用磁条吸咐在组件支架上。角度 计臂上的米尺和连接处的角度盘使各组件的位置易于测量。要转动可动臂时注意将刻度盘固 定在桌面上。 1．小心：在一定情况下，微波会干扰电磁医疗仪器在工作。如果你用起博器或其它电磁医 疗仪器，请确保频率为 10.525GHz 低功率微波不会有什么影响。 2．始终将仪器放在干净、平滑的桌面上。在安装设备之前，清除一切物质—特别是金属碎 片，它们会粘在角度计臂底部的磁条上。 5
实验1系统介绍 实验装置： 发射器 接收器 角度计 反射镜 实验目的： 本实验系统介绍了微波光学系统。它有助于学习设备的使用及理解用这套设备进行测量 的重要性。当然它不是做以下实验的先决条件。 实验步骤： 1.如图将发射器和接收器安置在角度计 上，并将发射器接至固定臂。注意使发 射器和接收器的偏振相同（图示中喇叭 的朝向一致)。 2.将发射器接通电源，把接收器的 NTENSITY选择开关从OFF转到IOX。 (两单元的LED都亮)。 3.调节发射器和接收器使发射器内的信号 图1.1仪器布置 Effective Point of Emission of Effective Point of Reception of 源二极管和接收器的探测 Transmitter Signal Transmitter Signal 器二极管之间的距离（图 1.1中的R)为40cm(见图 1.2发射器和接收器的定位 点)。二极管位于底部标志 有“T”和“R”的位置上。 Transmitter Receiver 调节NTENSITY和 图1.2仪器布置 VARIABLE SENSITIVITY旋钮使电流计的读数为I.0(满刻度)。 4.将距离R设置为表1.1所示的各值，记下每一R值所对应的电流计读数（在测量过程中 不要调整接收器)。测量完毕，完成表中的计算要求。 5.将R设在70~90cm之间。渐渐减小发射器和接收器之间的距离并观察刻度盘的变化。当 距离减小时刻度盘的偏转角是不是稳定增大。 6.将R设在50-90cm之间。反射镜镜面平 行于微波光轴，逐渐接近和远离光轴，如 图1.3。观察刻度盘的读数的变化。你能 解释步骤5和步骤6所观察到的现象吗？ Reflector 不会的话也没关系，在实验3和实验8你 图1.3反射 将有机会更进一步研究这些现象。现在只 需了解下面的一点（要点）：附近物体包括桌面的反射会影响微波实验的结果。为减少外
实验 1 系统介绍 实验装置： 发射器 角度计 接收器 反射镜 实验目的： 本实验系统介绍了微波光学系统。它有助于学习设备的使用及理解用这套设备进行测量 的重要性。当然它不是做以下实验的先决条件。 实验步骤： 1．如图将发射器和接收器安置在角度计 上，并将发射器接至固定臂。注意使发 射器和接收器的偏振相同（图示中喇叭 的朝向一致）。 2．将 发 射 器 接 通 电 源 ， 把 接 收 器 的 INTENSITY 选择开关从 OFF 转到 10X。 （两单元的 LED 都亮）。 3．调节发射器和接收器使发射器内的信号 源二极管和接收器的探测 器二极管之间的距离（图 1.1 中的 R）为 40cm（见图 1.2 发射器和接收器的定位 点）。二极管位于底部标志 有“T”和“R”的位置上。 调 节 INTENSITY 和 VARIABLE SENSITIVITY 旋钮使电流计的读数为 1.0（满刻度）。 图 1.1 仪器布置 图 1.2 仪器布置 4．将距离 R 设置为表 1.1 所示的各值，记下每一 R 值所对应的电流计读数（在测量过程中 不要调整接收器）。测量完毕，完成表中的计算要求。 5．将 R 设在 70~90cm 之间。渐渐减小发射器和接收器之间的距离并观察刻度盘的变化。当 距离减小时刻度盘的偏转角是不是稳定增大。 6．将 R 设在 50~90cm 之间。反射镜镜面平 行于微波光轴，逐渐接近和远离光轴，如 图 1.3。观察刻度盘的读数的变化。你能 解释步骤 5 和步骤 6 所观察到的现象吗？ 不会的话也没关系，在实验 3 和实验 8 你 将有机会更进一步研究这些现象。现在只 需了解下面的一点（要点）：附近物体包括桌面的反射会影响微波实验的结果。为减少外 图 1.3 反射 1
部反射，搬走实验桌上的所有物体，特别是金属物体，只留下当前实验所需的部件。 7.松开接收器上背后的手拧螺钉，如图1.4所示旋转接收器，即改变接收器的偏振方向（观 Handscrew 图1.4偏振 图1.5信号分配 察喇叭内探测二极管的方向)。将喇叭转过360°，在哪个角度上接收器探测不到信号？ 也可以固定接受器，旋转发射器，观察上述现象。 8.调整发射器的位置，使喇叭输出表面正好在角度计臂中心的正上方，让接收器正对发射 器并尽可能远离发射器。调节接收器的控制器使电流计的读数为1.0（在任何位置是否都 可调1.0，如果是的话，没有必要调整第一步操作，只要把发射器放置在任一位置)。如 图1.5转动角度计的可动臂，转过的角度如下所示，在表1.2中记下每个角度所对应的电 流计读数。 表1.1 表1.2 电流计读数 R 电流计读数 角度 电流计读数 角度计 电流计读数 0 1.0 50° 10 0.76 60° 20° 0.07 70° 30° 80° 40° 90° 思考题； 1.电磁波的电场强度和离开波源的距离成反比（也就是E=1/R)。电流计的读数是否和 电场强度成正比。 2.电磁波的强度和距离的平方成反比（也就是I=1/R2)。用所测的数据是否能得出电流 计的读数与灵敏的波束强度成正比的结论？ 3.根据步骤7的结果，讨论一下发射器输出的是球面波成份多还是平面波成份多
部反射，搬走实验桌上的所有物体，特别是金属物体，只留下当前实验所需的部件。 7．松开接收器上背后的手拧螺钉，如图 1.4 所示旋转接收器，即改变接收器的偏振方向（观 察喇叭内探测二极管的方向）。将喇叭转过 360°，在哪个角度上接收器探测不到信号？ 也可以固定接受器，旋转发射器，观察上述现象。 图 1.4 偏振 图 1.5 信号分配 8．调整发射器的位置，使喇叭输出表面正好在角度计臂中心的正上方，让接收器正对发射 器并尽可能远离发射器。调节接收器的控制器使电流计的读数为 1.0（在任何位置是否都 可调 1.0，如果是的话，没有必要调整第一步操作，只要把发射器放置在任一位置）。如 图 1.5 转动角度计的可动臂，转过的角度如下所示，在表 1.2 中记下每个角度所对应的电 流计读数。 表 1.1 R 电流计读数 R 电流计读数 表 1.2 角度 电流计读数 角度计 电流计读数 0° 1.0 50° 10° 0.76 60° 20° 0.07 70° 30° 80° 40° 90° 思考题； 1．电磁波的电场强度和离开波源的距离成反比（也就是 = /1 RE ）。电流计的读数是否和 电场强度成正比。 2．电磁波的强度和距离的平方成反比（也就是 ）。用所测的数据是否能得出电流 计的读数与灵敏的波束强度成正比的结论？ 2 = /1 RI 3．根据步骤 7 的结果，讨论一下发射器输出的是球面波成份多还是平面波成份多。 2
实验2反射 实验仪器 发射器 金属反射镜 角度计 旋转支架 接收器 实验步骤 1.如图2.1，将发射器放在角度计的固定 臂上。务必使发射器和接收器偏振相 同，即喇叭的朝向相同。 2.接通发射器的电源并将接收器的 NTENSITY选择开关旋至30X 图2.1仪器布置 3.入射波和反射镜面法线的夹角称为入 射角，调节旋转支架使入射角等于45°。 Reflector 4.固定发射器和反射镜，转动角度计的活动 臂使电流计读数最大。接收器喇叭轴线和 反射镜面法线的夹角称为反射角。 Angle of Incidence 5.测量并记录表2.1中各个入射角所对应的 Angle of 反射角。 Reflection 注意：在各个角度，接收器有可能同时接收 图2.2入射角和反射角 反射波和入射波，这会导致错误结果，请在这些结果的角上做上记号“*”。 入射角 反射角 思考题： 20° 1.入射角和反射角之间是什么关系？是不是对所有的入射角都 30 能满足。 409 2.测量反射角时，在哪个角度电流计读数最大。为什么有些波的 50 反射角不等于入射角，这会不会影响对问题1的回答。 60 3.做这个实验最好用平面波，使所有发射波以同一入射角入射到 70° 反射镜上。从发射器发出微波是不是理想的平面波？用理想平 809 面波做本实验得出的结果是不是相同？ 90° 附加实验思考题： 1.反射波如何影响微波的强度？是不是入射到反射镜上的光波都被反射。反射波的强度是 否随入射角改变。 2.金属是一种良好的微波反射器。其它物质的反射特性如何？是否有部分能量透过这些物 质。或者是被吸收了。比较导体与非导体的反射特性。 3
实验 2 反射 实验仪器 发射器 角度计 接收器 金属反射镜 旋转支架 实验步骤 1．如图 2.1，将发射器放在角度计的固定 臂上。务必使发射器和接收器偏振相 同，即喇叭的朝向相同。 2．接通发射器的电源并将接收器的 INTENSITY 选择开关旋至 30X。 3．入射波和反射镜面法线的夹角称为入 射角，调节旋转支架使入射角等于 45°。 4．固定发射器和反射镜，转动角度计的活动 臂使电流计读数最大。接收器喇叭轴线和 反射镜面法线的夹角称为反射角。 5．测量并记录表 2.1 中各个入射角所对应的 反射角。 注意：在各个角度，接收器有可能同时接收 反射波和入射波，这会导致错误结果，请在这些结果的角上做上记号“*”。 思考题： 1．入射角和反射角之间是什么关系？是不是对所有的入射角都 能满足。 2．测量反射角时，在哪个角度电流计读数最大。为什么有些波的 反射角不等于入射角，这会不会影响对问题 1 的回答。 3．做这个实验最好用平面波，使所有发射波以同一入射角入射到 反射镜上。从发射器发出微波是不是理想的平面波？用理想平 面波做本实验得出的结果是不是相同？ 附加实验思考题： 1．反射波如何影响微波的强度？是不是入射到反射镜上的光波都被反射。反射波的强度是 否随入射角改变。 2．金属是一种良好的微波反射器。其它物质的反射特性如何？是否有部分能量透过这些物 质。或者是被吸收了。比较导体与非导体的反射特性。 图 2.1 仪器布置 图 2.2 入射角和反射角 入射角 反射角 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° 3
实验3驻波一测量波长 实验仪器 发射器 反射镜(1) 角度计 支架(2) 接收器 微波探测器探测头ME-9319) 实验原理 两列电磁波在空间可以互相叠加，因此空间任一点的电场为两列波在该点的场强之和。 频率相同，传播方向相反的两列波叠加形成驻波。电场抵消处为波节，叠加处为波腹。驻波 波谱两相邻波节之间的距离为半波长(1/2入) 注：本实验最好用方法A所述的PASCO微波探测器来做。没有探头的可以用方法B,只是 不能从驻波波谱中直接测量1。 方法A 在本实验中，入射波和它自身的反射波相互叠加形成驻波。测量驻波波谱中两相邻波节 之间的距离可求出微波波长。 1.如图3.1布置仪器。 Receiver Detector Probe Reflector 2.将探测器插入接收器边上的插头。让接 收器喇叭远离发射器使微波信号不能进 入喇叭。调节接收器的控制器使读数最 大。 3.使探测头沿角度计臂滑动（不超过1~2 厘米)直到电流计读数最大。然后移动 反射镜（同样不超过2厘米）使电流计 图3.1仪器布置 读最大。反复调整探测头和反射镜的位置使读数尽可能大。 4.调节探测头使电流计读数最小，则该处为波节。记下探测头在角度计臂米尺上的位置。 起始探测头位置= 5.使探测头沿角度计臂滑动，至少经过十个波腹后又到一波节。记下这时探测头的位置和 移过的波腹数。 移过的波腹数= 最终探测头位置= 6.计算出微波的波长入。 九= 7.重复以上测量和计算
实验 3 驻波—测量波长 实验仪器 发射器 角度计 接收器 反射镜（1） 支架（2） 微波探测器探测头(ME-9319) 实验原理 两列电磁波在空间可以互相叠加，因此空间任一点的电场为两列波在该点的场强之和。 频率相同，传播方向相反的两列波叠加形成驻波。电场抵消处为波节，叠加处为波腹。驻波 波谱两相邻波节之间的距离为半波长（ 2/1 λ ） 注：本实验最好用方法 A 所述的 PASCO 微波探测器来做。没有探头的可以用方法 B，只是 不能从驻波波谱中直接测量λ。 方法 A 在本实验中，入射波和它自身的反射波相互叠加形成驻波。测量驻波波谱中两相邻波节 之间的距离可求出微波波长。 1．如图 3.1 布置仪器。 2．将探测器插入接收器边上的插头。让接 收器喇叭远离发射器使微波信号不能进 入喇叭。调节接收器的控制器使读数最 大。 3．使探测头沿角度计臂滑动（不超过 1~2 厘米）直到电流计读数最大。然后移动 反射镜（同样不超过 2 厘米）使电流计 读最大。反复调整探测头和反射镜的位置使读数尽可能大。 图 3.1 仪器布置 4．调节探测头使电流计读数最小，则该处为波节。记下探测头在角度计臂米尺上的位置。 起始探测头位置= 。 5．使探测头沿角度计臂滑动，至少经过十个波腹后又到一波节。记下这时探测头的位置和 移过的波腹数。 移过的波腹数= 。 最终探测头位置= 。 6．计算出微波的波长λ 。 λ = 。 7．重复以上测量和计算。 4
