微波的特性研究

1、微波的特性研究【概述】1、微波波長(zhǎng)從1m到0.1mm，其頻率范圍從300MHz～3000GHz，是無(wú)線電波中波長(zhǎng)最短的電磁波。微波波長(zhǎng)介于一般無(wú)線電波與光波之間，因此微波有似光性，它不僅具有無(wú)線電波的性質(zhì)，還具有光波的性質(zhì)，即具有光的直射傳播、反射、折射、衍射、干涉等現(xiàn)象。由于微波的波長(zhǎng)比光波的波長(zhǎng)在量級(jí)上大10000倍左右，因此用微波進(jìn)行波動(dòng)實(shí)驗(yàn)將比光學(xué)方法更簡(jiǎn)便和直觀。2、DHMS1型微波光學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)儀由X波段微波信號(hào)源提供DC12

2、V電壓給微波發(fā)射部分，其產(chǎn)生一定頻率（8.8GHz9.8GHz）的微波信號(hào)，通過(guò)幅度調(diào)節(jié)旋鈕可以對(duì)其進(jìn)行衰減，其中輸出最大功率小于5mW。接收部分采用精密的檢波管把微波信號(hào)檢測(cè)出來(lái)，通過(guò)放大處理后轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)（mV）最后由液晶顯示器顯示出來(lái)。【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?、了解與學(xué)習(xí)微波產(chǎn)生的基本原理以及傳播和接收等基本特性。2、觀測(cè)微波干涉、衍射、偏振等實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。3、觀測(cè)模擬晶體的微波布拉格衍射現(xiàn)象。4、通過(guò)邁克耳遜實(shí)驗(yàn)測(cè)量微波波長(zhǎng)。【實(shí)驗(yàn)儀器與用

3、具】DHMS1型微波光學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)儀一套，包括：X波段微波信號(hào)源、微波發(fā)生器、發(fā)射喇叭、接收喇叭、微波檢波器、檢波信號(hào)數(shù)字顯示器、可旋轉(zhuǎn)載物平臺(tái)和支架，以及實(shí)驗(yàn)用附件（反射板、分束板、單縫板、雙縫板、晶體模型、讀數(shù)機(jī)構(gòu)等）。【實(shí)驗(yàn)原理】一、微波的產(chǎn)生和接收?qǐng)D1微波產(chǎn)生的原理框圖實(shí)驗(yàn)使用的微波發(fā)生器是采用電調(diào)制方法實(shí)現(xiàn)的，優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用靈活，參數(shù)調(diào)配方便，適用于多種微波實(shí)驗(yàn)其工作原理框圖見(jiàn)圖1。微波發(fā)生器內(nèi)部有一個(gè)電壓可調(diào)控制的2202sinI

4、Isin＝（1）式中0I是中央主極大中心的微波強(qiáng)度，為單縫的寬度，是微波的波長(zhǎng)，為衍射角2sin／2常叫做單縫衍射因子，表征衍射場(chǎng)內(nèi)任一點(diǎn)微波相對(duì)強(qiáng)度的大小。一般可通過(guò)測(cè)量衍射屏上從中央向兩邊微波強(qiáng)度變化來(lái)驗(yàn)證公式（1）。同時(shí)與光的單縫衍射一樣，當(dāng)sin＝＝1，2，3，4（2）時(shí)，相應(yīng)的角位置衍射度強(qiáng)度為零。如測(cè)出衍射強(qiáng)度分布如圖2則可依據(jù)第一級(jí)衍射最小值所對(duì)應(yīng)的角度，利用公式（2），求出微波波長(zhǎng)。3、微波的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)當(dāng)一平面波垂直入

5、射到一金屬板的兩條狹縫上，狹縫就成為次級(jí)波波源。由兩縫發(fā)出的次級(jí)波是相干波，因此在金屬板的背后面空間中，將產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。當(dāng)然，波通過(guò)每個(gè)縫都有衍射現(xiàn)象。因此實(shí)驗(yàn)將是衍射和干涉兩者結(jié)合的結(jié)果。為了只研究主要來(lái)自兩縫中央衍射波相互干涉的結(jié)果，令雙縫的縫寬接近，例如：3.2cm＝。4cm＝。當(dāng)兩縫之間的間隔b較大時(shí)，干涉強(qiáng)度受單縫衍射的影響小，當(dāng)b較小時(shí)，干涉強(qiáng)度受單縫衍射影響大。干涉加強(qiáng)的角度為：1ksinb＝K=1，2，3（3）干涉減弱的

6、角度為：121sin2kb＝K=1，2，3（4）4、微波的邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)在微波前進(jìn)的方向上放置一個(gè)與波傳播方向成45角的半透射半反射的分束板（如圖3）。將入射波分成一束向金屬板A傳播，另一束向金屬板B傳播。由于A、B金屬板的全反射作用，兩列波再回到半透射半反射的分束板，回合后到達(dá)微波接收器處。這兩束微波同頻率，在接收器處將發(fā)生干涉，干涉疊加的強(qiáng)度由兩束波的程差（即位相差）決定。當(dāng)兩波的相位差為2123，＝，，，時(shí)，干涉加強(qiáng)；當(dāng)兩波的相