四川大学-创新实验微波的波动性实验研究10马彦.docVIP

微波的波动性实验研究 学院：建筑与环境 专业：工程力学 姓名：马彦 学号：1043055033 摘 要：微波和光一样都是电磁波，都具有波动这一共性。故能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。因此用微波作波动实验与用光作波动实验所说明的波动现象及规律时一致的。由于微波的波长比光波的波长在数量级上相差一万倍左右，因此用微波来做波动实验比光学实验更直观，方便和安全。 关键词：微波 反射 折射 驻波 布喇格衍射 偏振 THE UNDOLATORY PROPERTY OF MICROWAVE Academy: Architecture and environment Name: Yan Ma Major: Engineering mechanics Number: 1043055033 ABSTRACT: Microwave and light wave are both electromagnetic wave, so they have the reflection、refraction、interference 、 diffraction phenomenon and so on. Therefore use microwave for wave experiment as the light wave that the experiment for a wave phenomenon and rules consistent. Using microwave to do the experiment is more direct-viewing, convenient and safe. KEY WORDS: microwave reflection refraction standing wave Bragg inflection polarization 引言： 从英国物理学家，经典电磁理论的奠基人麦克斯韦预言电磁波的存在开始，人类便开始了对电磁世界的研究。1888年年轻的德国物理学家赫兹用实验证实了电磁波的存在，并研究了它的反射，折射等性质；1900年德国物理学家普朗克在研究发射和吸收电磁波规律时提出了光子说；而后，二十世纪最伟大的科学家爱因斯坦提出了量子论……人类的脚步没有停止,如今电磁波在科学研究、工程技术、交通管理、医疗诊断、国防工业等各行各业发挥着巨大的作用. 微波和光都是电磁波，都具有波动这一共性。都能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。因此用微波作波动实验与用光作波动实验所说明的波动现象及规律时一致的。由于微波的波长比光波的波长在数量级上相差一万倍左右，因此用微波来做波动实验比光学实验更直观，方便和安全。 一、微波波动特性的验证 1.反射 实验原理： 微波和光都是电磁波，都具有波动这一共性，都能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。在光学实验中，可以用肉眼看到反射的光线。本实验中利用微波接收器接受发射器发出的电磁波，并转化成电信号，利用电流表的读数反映电磁波的相对大小。电磁波在反射线上，强度最大，实验中缓慢移动接受装置，直到电流表的读数最大，则可确定反射角。 实验数据: 入射角度 （度） 反射角度 （度） 误差数 （度） 误差百分比 20 22.0 2.0 0.100 30 32.0 2.0 0.066 40 45.0 5.0 0.125 45 49.0 4.0 0.089 50 53.0 3.0 0.060 60 60.7 0.7 0.012 70 70.4 0.4 0.006 实验结论: 理论上,反射角与入射角相等,但由于一些读数误差,实验器械不精确,导致实验测量的结果不能完全反应微波的反射定律. 2.驻波-测量波长 实验原理： 微波喇叭既能接收微波，同时它也会反射微波，因此发，发射器发射的微波在发射喇叭和接收喇叭之间来回反射，振幅逐渐减小。当发射源距接收检波点之间的距离等于nλ/2时（n为整数，λ为波长），经多次反射的微波与最初发射的波同相，此时信号振幅最大，电流表读数最大。 [1] 上式中的 表示发射器不动时接收器移动的距离，N为出现接收到信号幅度最大值的次数。 实验数据: 测量次数 X1（d1） (cm) X2（d2） (cm) (cm) N ? (cm) 和实际值的相对误差 1 21.5 38.7 17.2 12 2.866 2.866 0.0215 2 21.4 39.9 18.5 13 2.846 3 19.9 34.2 14.3 10 2.860 4 19.9 35.8 15.9 11 2.891 5 19.9