- •Упражнение 1. Определение диаграммы направленности излучателя Методика и техника измерений
- •Упражнение 2. Изучение отражения электромагнитной волны от поверхности металла и наблюдение стоячей волны
- •Задание
- •Методика и техника измерений
- •7. Отожмите клавишу нг или чм.
- •Упражнение 3. Интерференция микроволн от двух когерентных источников
- •Задание
- •Методика и техника эксперимента
- •5. Отожмите клавишу нг или чм.
- •Упражнение 4. Дифракция микроволн на узкой щели в плоской проводящей поверхности
- •Задание
- •Методика и техника эксперимента
- •7. Отожмите клавишу нг или чм.
Министерство образования Российской Федерации
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Наименование факультета – ЕНМ
Наименование выпускающей кафедры – Общая физика
Наименование учебной дисциплины - Физика
Лабораторная работа № 2-26.
«Изучение основных свойств волновых явлений».
Исполнитель:
Студентка, группы 13а61(_______) Королева Я.Ю.
подпись
(_______)
дата
Руководитель, профессор (_______) Крючков Ю.Ю.
Должность, ученая степень, звание подпись
(_______)
дата
Томск –2008
Цель работы: изучение основных явлений, наблюдаемых при распространении электромагнитных волн сверхвысоких частот (микроволн): интерференции, дифракции, поляризации.
Приборы и принадлежности: генератор электромагнитных микроволн Г4-83, рупорная излучательная антенна, металлические экраны (сплошной, с одной щелью, с двумя щелями), диэлектрический экран, металлическая решетка, рупорный детектор, микроамперметр, оптическая скамья, гониометр с ценой деления .
Упражнение 1. Определение диаграммы направленности излучателя Методика и техника измерений
1. Включите генератор и дайте ему прогреться в течение 5 мин.
2. Установите приемник электромагнитных волн на дальнем конце подвижной скамьи. Все принадлежности с платформы гониометра необходимо убрать. Поверните рупорные антенны излучателя и приемника таким образом, чтобы их широкая часть размещалась вертикально, а узкая - горизонтально. Нажмите клавишу НГ или ЧМ. Отрегулируйте положение приемного рупора таким образом, чтобы микроамперметр показывал максимальное значение тока.
3. Установите в отверстие в центре гониометра решетку с металлическими прутьями. Расположите металлические прутья так, чтобы они установились горизонтально направлению широкой части излучательного и приемного рупоров.
4. Определите направление вектора напряженности электрического поля электромагнитной волны излучателя с помощью решетки с металлическими прутьями. (Решетка должна быть установлена в такое положение, чтобы пропускать максимум падающего на нее от излучателя излучения).
5. Измерьте зависимость амплитуды принимаемого приемником сигнала (показания микроамперметра) от угла поворота приемника относительно его начального положения в пределах от до , поворачивая подвижную скамью с приемником вокруг неподвижной оси через . Запишите все задаваемые значения углов и соответствующие им значения показаний микро-амперметра.
6. Отожмите клавишу НГ или ЧМ.
7. Постройте по полученным данным диаграмму направленности излучателя в полярных координатах . Сделайте выводы.
Таблица 1.
Результаты измерений зависимости амплитуды в пределах от до .
Угол поворота |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
90 |
Амплитуда |
46,5 |
39 |
23 |
12,5 |
3,5 |
1 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0 |
Таблица 2.
Результаты измерений зависимости амплитуды в пределах от до .
Угол поворота |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
90 |
Амплитуда |
40 |
24,5 |
10,5 |
1,5 |
1 |
1 |
1 |
0,5 |
0,5 |
0 |
Рис.1. График зависимости .
Вывод: определили направление вектора напряженности электрического поля электромагнитной волны излучателя с помощью решетки с металлическими прутьями, и выявили, что при отведении гониометра на положительный градус, амплитуда увеличивается, нежели в обратную сторону, как показано на рисунке рис. 1.
Упражнение 2. Изучение отражения электромагнитной волны от поверхности металла и наблюдение стоячей волны
При сложении когерентных волн возникает явление интерференции, заключающееся в том, что колебания в одних точках усиливают, а в других точках ослабляют друг друга.
Очень важный случай интерференции наблюдают при наложении двух встречных плоских волн с одинаковой амплитудой. Возникающий в результате этого наложения колебательный процесс называется стоячей волной.
Уравнение стоячей волны
. (1)
Из уравнения стоячей волны вытекает, что в каждой точке этой волны происходят колебания той же частоты с амплитудой , зависящей от координаты рассматриваемой точки.
В точках среды, где
, (2)
амплитуда достигает максимального значения, равного . В точках среды, где
, (3)
амплитуда колебаний обращается в нуль.
Точки, в которых амплитуда колебаний максимальна, называются пучностями стоячей волны, а точки, в которых амплитуда колебаний обращается в нуль, называются узлами стоячей волны. Точки среды, находящиеся в узлах, колебания не совершают.
Из формул (2) и (3) следует, что расстояния между двумя соседними пучностями и двумя соседними узлами одинаковы и равны .