实验5 微波光学综合实验报告
微波光学实验 实验报告
近代物理实验报告指导教师：得分：实验时间：2009 年11 月23 日，第十三周，周一，第5-8 节实验者：班级材料0705 学号200767025 姓名童凌炜同组者：班级材料0705 学号200767007 姓名车宏龙实验地点：综合楼503实验条件：室内温度℃，相对湿度%，室内气压实验题目：微波光学实验实验仪器：（注明规格和型号）微波分光仪，反射用金属板，玻璃板，单缝衍射板实验目的：1.了解微波分光仪的结构,学会调整并进行试验.2.验证反射规律3.利用迈克尔孙干涉仪方法测量微波的波长4.测量并验证单缝衍射的规律5.利用模拟晶体考察微波的布拉格衍射并测量晶格数实验原理简述：1.反射实验电磁波在传播过程中如果遇到反射板,必定要发生反射.本实验室以一块金属板作为反射板,来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上时所遵循的反射规律。
2.迈克尔孙干涉实验在平面波前进的方向上放置一块45°的半透半反射版,在此板的作用下,将入射波分成两束,一束向A传播,另一束向B传播.由于A,B两板的全反射作用,两束波将再次回到半透半反板并达到接收装置处,于是接收装置收到两束频率和振动方向相同而相位不同的相干波,若两束波相位差为2π的整数倍,则干涉加强;若相位差为π的奇数倍,则干涉减弱。
3.单缝衍射实验如图,在狭缝后面出现的颜射波强度并不均匀,中央最强,同时也最宽,在中央的两侧颜射波强度迅速减小,直至出现颜射波强度的最小值,即一级极小值,此时衍射角为φ=arcsin(λ/a).然后随着衍射角的增大衍射波强度也逐渐增大,直至出现一级衍射极大值,此时衍射角为Φ=arcsin(3/2*λ/a ),随着衍射角度的不断增大会出现第二级衍射极小值,第二级衍射极大值,以此类推。
4. 微波布拉格衍射实验当X 射线投射到晶体时,将发生晶体表面平面点阵散射和晶体内部平面点阵的散射,散射线相互干涉产生衍射条纹,对于同一层散射线,当满足散射线与晶面见尖叫等于掠射角θ时,在这个方向上的散射线,其光程差为0,于是相干结果产生极大,对于不同层散射线,当他们的光程差等于波长的整数倍时,则在这个方向上的散射线相互加强形成极大,设相邻晶面间距为d,则由他们散射出来的X 射线之间的光程差为CD+BD=2dsin θ,当满足2dsin θ=K λ,K=1,2,3…时,就产生干涉极大.这就是布拉格公式,其中θ称为掠射角,λ为X 射线波长.利用此公式,可在d 已测时,测定晶面间距;也可在d 已知时,测量波长λ,由公式还可知,只有在 <2d 时,才会产生极大衍射实验步骤简述： 1. 反射实验1.1 将微波分光仪发射臂调在主分度盘180°位置,接收臂调为0°位置.1.2 开启三厘米固态信号发射器电源,这时微安表上将有指示,调节衰减器使微安表指示满刻度. 1.3 将金属板放在分度小平台上,小分度盘调至0°位置,此时金属板法线应与发射臂在同一直线上,1.4 转动分度小平台,每转动一个角度后,再转动接收臂,使接收臂和发射臂处于金属板的同义词,并使接收指示最大,记下此时接收臂的角度.1.5 由此,确定反射角,验证反射定律,实验中入射角在允许范围内任取8个数值,测量微波的反射角并记录.2. 迈克尔孙干涉实验2.1 将发射臂和接收臂分别置于90°位置,玻璃反射板置于分度小平台上并调在45°位置,将两块金属板分别作为可动反射镜和固定反射镜.2.2两金属板法线分别在与发射臂接收臂一致,实验时,将可动金属板B 移动到导轨左端,从这里开始使金属板缓慢向右移动,依次记录微安表出现的的极大值时金属板在标尺上的位置.2.3 若金属板移动距离为L,极大值出现的次数为n+1则,L )2( λn ,λ=2L/n 这便是微波的波长,再令金属板反向移动,重复上面操作,最后求出两次所得微波波长的平均值.3. 单缝衍射实验3.1 预先调整好单缝衍射板的宽度(70mm),该板固定在支座上,并一起放到分度小平台上,单缝衍射板要和发射喇叭保持垂直,3.2 然后从衍射角0°开始,在单缝的两侧使衍射角每改变1°,读一次表头读数,并记录.由于本实验的单缝衍射版的最小值,衍射角度不能过大,同时考虑到第一级衍射极大值的强度比中央极大值的强度弱很多,隐刺将本实验分成两段,第一段从-30°~30°,第二段从30°~50°.3.3 画出两段的I-φ试验曲线图,根据微波波长和缝宽,算出第一级极小和一级极大的衍射角与曲线上求得的结果进行比较4.微波布拉格衍射实验4.1 用微波代替X射线验证布拉格公式,必须制作一个模拟晶体,使晶格常熟略大于微波波长.模拟晶体是由直径10mm的金属球做成的立方晶体模型,相邻球距为40mm,这些金属球就相当于晶体点阵中的粒子,实验时,将模拟晶体放在分度小平台上.4.2 首先令分度小平台指示在0°位置,这样晶体(100)面与发射臂平行,固定臂指针指示的是入射角;活动臂指针指示的是经晶体(100)面反射的微波的反射角.4.3 转动分度小平台,改变微波的掠射角,掠射角的测量范围15°~35°,45°~60°,保证散射角与掠射角相等,分度小平台每次转动1°,读取接收检波电流I值,再绘出I-θ曲线图.从实验曲线上求出极大值θ角大小,然后与理论公式计算出来的衍射角相比较(取K=1,d=40mm,λ=32.02mm),计算其偏离程度,并分析其原因原始数据、数据处理及误差计算：从上面的实验数据看出，微波的入射角θin和反射角θout在误差允许的范围内可认为是相等的，少数的偏差可能是由于微波易受外界干扰所致。
微波光学实验报告
微波光学实验报告实验名称：微波光学实验实验目的：1. 了解微波的基本原理和特性；2. 学习和熟悉微波信号的调制和解调技术；3. 掌握微波信号的传输和放大技术；4. 学习和理解微波天线的工作原理和性能。
实验器材：1. 微波信号发生器；2. 微波放大器；3. 微波混频器；4. 微波频率计；5. 微波传输线；6. 微波天线。
实验原理：微波是指频率范围在300MHz至300GHz之间的电磁波。
与可见光相比，微波有较长的波长，能够穿透和传输更远的距离。
微波的调制和解调技术类似于射频信号的调制和解调技术，可以用于无线通信、雷达、卫星通信等领域。
微波信号的传输和放大技术则是为了保持信号的稳定性和增大信号的功率，以便用于远距离传输。
微波天线是用于接收和发射微波信号的装置，通过调节天线的形状和方向来实现对微波信号的接收和发射。
实验步骤：1. 连接微波发生器和微波放大器，调节微波发生器的频率和功率，观察微波放大器的输出；2. 连接微波发生器、微波放大器和微波混频器，调节微波发生器和微波混频器的频率和功率，观察微波混频器的输出；3. 使用微波频率计测量微波发生器、微波放大器和微波混频器的输出频率；4. 连接微波发生器、微波放大器和微波天线，调节微波发生器和微波天线的频率和功率，观察微波天线的工作状态。
实验结果：1. 测量微波发生器、微波放大器和微波混频器的输出频率，并记录测量值；2. 观察微波放大器和微波混频器的输出，记录输出功率；3. 观察微波天线的工作状态，记录接收和发射的微波信号的强度和方向。
实验结论：1. 微波信号的调制和解调技术能够实现对微波信号的传输和接收；2. 微波放大器可以增大微波信号的功率；3. 微波混频器可以将两个不同频率的微波信号混合，形成新的频率；4. 微波天线可以接收和发射微波信号，并调节信号的方向和强度。
大学物理实验微波综合特性研究实验报告
篇一：大学物理实验微波光学特性及布拉格衍射微波光学特性及布拉格衍射摘要：微波是一种特定波段的电磁波，其波长范围为1mm~1m。
它存在反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象。
但因为它的波长、频率和能量具有特殊的量值，所以它所表现出的这些性质也具有特殊性。
用微波来仿真晶格衍射，发生明显衍射效应的晶格可以放大到宏观尺度（厘米量级）。
所以，本实验用一束3cm的微波代替x射线，观察微波照射到人工制作的晶体模型时的衍射现象，用来模拟发生在真实晶体上的布拉格衍射，并验证著名的布拉格公式。
该实验还利用了微波分光仪完成了微波的单缝衍射和微波迈克尔逊干涉实验。
该报告主要介绍了上述实验的原理，并进行了数据处理和误差分析，在最后还提出了一种实验仪器的改进方案。
关键字：微波光学特性布拉格衍射实验目的：1. 了解微波原理及微波分光的使用方法;2. 认识微波的光学性质，及基本测量方法。
实验仪器：体效应管微波发生器、微波分光计及其附件、微波发射天线、微波接收天线、检波器、微安表等。
实验原理微波波长从1m到0.1mm，其频率范围从300mhz～3000ghz，是无线电波中波长最短的电磁波。
微波波长介于一般无线电波与光波之间，因此微波有似光性，它不仅具有无线电波的性质，还具有光波的性质，即具有光的直射传播、反射、折射、衍射、干涉等现象。
由于微波的波长比光波的波长在量级上大10000倍左右，因此用微波进行波动实验将比光学方法更简便和直观。
微波是一种电磁波，它和其他电磁波如光波、x射线一样，在均匀介质中沿直线传播，都具有反射、折射、衍射、干涉和偏振等现象。
1、微波的反射实验微波的波长较一般电磁波短，相对于电磁波更具方向性，因此在传播过程中遇到障碍物，就会发生反射。
如当微波在传播过程中，碰到一金属板，则会发生反射，且同样遵循和光线一样的反射定律：即反射线在入射线与法线所决定的平面内，反射角等于入射角。
2、微波的单缝衍射实验当一平面微波入射到一宽度和微波波长可比拟的一狭缝时，在缝后就要发生如光波一般的衍射现象。
微波光学实验报告
实验时间：2023年X月X日实验地点：微波光学实验室实验者：XXX一、实验目的1. 了解微波光学的基本原理和实验方法；2. 掌握微波分光仪的使用方法；3. 熟悉微波干涉现象，并验证干涉规律；4. 研究微波透镜的成像特性，分析其成像原理。
二、实验原理1. 微波光学是研究电磁波在传播过程中与物质相互作用规律的一门学科。
微波光学实验通常采用电磁波分光仪、透镜、波导等元件，研究微波的干涉、衍射、折射等现象。
2. 微波干涉现象是指两束相干微波相遇时，产生的加强或减弱现象。
实验中，利用微波分光仪产生两束相干微波，通过干涉条纹的观察和分析，验证干涉规律。
3. 微波透镜是一种利用电磁波聚焦原理制成的光学元件。
实验中，通过研究微波透镜的成像特性，分析其成像原理。
三、实验仪器与设备1. 微波分光仪：用于产生两束相干微波；2. 透镜：用于研究微波的成像特性；3. 波导：用于微波的传输；4. 紫外线灯：用于产生干涉条纹；5. 移动台：用于调节微波光路；6. 光电传感器：用于测量干涉条纹。
四、实验步骤1. 连接微波分光仪，设置实验参数，产生两束相干微波；2. 将微波分光仪输出的两束微波分别引入波导，使微波在波导中传播；3. 将波导输出端引入透镜，观察透镜成像特性；4. 通过移动台调节微波光路，观察并记录干涉条纹；5. 改变实验参数，分析微波干涉现象和透镜成像特性。
五、实验结果与分析1. 实验中观察到明显的干涉条纹，验证了微波干涉规律；2. 通过改变实验参数，观察到微波透镜的成像特性，分析其成像原理；3. 实验结果表明，微波透镜具有聚焦和成像功能，成像质量与透镜参数和微波光路有关。
六、实验结论1. 通过本次实验，掌握了微波光学的基本原理和实验方法；2. 熟悉了微波分光仪的使用方法，验证了微波干涉规律；3. 研究了微波透镜的成像特性，分析了其成像原理。
七、实验讨论1. 实验过程中，微波光路调节较为困难，需要精确控制微波的传播路径；2. 实验结果受实验环境和仪器精度的影响较大，需要进一步提高实验精度；3. 未来可进一步研究微波光学在通信、雷达等领域的应用。
微波光学实验仪实验
微波光学实验微波作为一种电磁波，具有波粒二象性。
微波和光波一样，都具有波动性，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是一致的。
由于微波的波长比光波的波长在数量级上至少相差一万倍，因此用微波来做波动实验比光学实验更直观、方便和安全。
微波的基本性质通常还呈现为穿透、吸收、反射三个特性。
对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿透而不被吸收；水和食物等物质会吸收微波而使自身发热；对金属类物质，则会反射微波。
通过本系统所提供的以下实验内容，可以加深对微波及微波系统的理解，特别是微波的波动这一特性。
1、反射，2、折射，3、偏振，4、双缝干涉，5、驻波-测量波长，仪器介绍图1 实验整机图1.发射器组件组成部分：缆腔换能器、谐振腔、隔离器、衰减器、喇叭天线、支架及微波信号源。
其中微波信号源输出微波中心±20M5517cm，功率15mW，频率稳定度可达2×10-4，幅度稳定度：10-2，这种微波源相当于光学实验中的单色光束，将电缆中的微波电流信号转换为空中的电磁场信号。
喇叭天线的增益大约是20分贝，波瓣的理论半功率点宽度大约为：H面20°，E面16°。
当发射喇叭口面的宽边与水平面平行时，发射信号电矢量的偏振方向是垂直的。
2.接收器组件组成部分：喇叭天线、检波器、支架、放大器和电流表。
检波器将微波信号变为直流或低频信号。
放大器分三个档位，分别为×1档、×0.1档和×0.02档，可根据实验需要来调节放大器倍数，以得到合适的电流表读数。
在读数时，实际电流值等于读数值乘以所在档位的系数。
3.平台组成部分：中心平台和四根支撑臂等。
其中，中心平台上刻有角度，直径为20cm，3号臂为固定臂，用于固定微波发射器，1号臂为活动臂，可绕中心做±160°旋转，用于固定微波接收器，剩下两臂可以拆除。
微波光学实验实验报告
实验时间：2023年3月15日实验地点：微波光学实验室实验人员：张三、李四、王五一、实验目的1. 了解微波分光仪的结构、原理及操作方法。
2. 掌握微波干涉、衍射等光学现象的基本原理。
3. 通过实验验证反射规律、单缝衍射规律以及微波的布拉格衍射规律。
4. 利用模拟晶体考察微波的布拉格衍射并测量晶格数。
二、实验原理1. 反射实验：当电磁波遇到反射板时，会发生反射现象。
反射角等于入射角，反射波与入射波同频率、同相位。
2. 单缝衍射实验：当电磁波通过一个狭缝时，会发生衍射现象。
衍射条纹间距与狭缝宽度、入射波波长有关。
3. 布拉格衍射实验：当微波入射到晶格结构中时，会发生布拉格衍射现象。
衍射角与晶格间距、入射波波长有关。
三、实验仪器1. 微波分光仪2. 反射用金属板3. 玻璃板4. 单缝衍射板5. 模拟晶体6. 频率计7. 光电探测器四、实验步骤1. 将微波分光仪连接好，打开电源，预热10分钟。
2. 将反射用金属板放置在分光仪的入射端，调整角度，观察反射现象，记录反射角度。
3. 将单缝衍射板放置在分光仪的入射端，调整狭缝宽度，观察衍射现象，记录衍射条纹间距。
4. 将模拟晶体放置在分光仪的入射端，调整入射角度，观察布拉格衍射现象，记录衍射角。
5. 使用频率计测量入射波频率，并记录数据。
6. 使用光电探测器测量衍射光强，并记录数据。
五、实验数据及结果分析1. 反射实验：入射角为θ1，反射角为θ2，θ1=θ2。
2. 单缝衍射实验：狭缝宽度为a，入射波波长为λ，衍射条纹间距为Δx，Δx=λa/d，其中d为狭缝间距。
3. 布拉格衍射实验：晶格间距为d，入射波波长为λ，衍射角为θ，θ=2arcsin(λ/2d)。
4. 通过实验验证反射规律、单缝衍射规律以及微波的布拉格衍射规律。
六、实验总结本次实验成功完成了微波分光仪的使用、反射实验、单缝衍射实验以及布拉格衍射实验。
通过实验，我们了解了微波光学的基本原理，掌握了微波干涉、衍射等光学现象的基本规律，并验证了相关理论。
微波光学实验报告
微波光学实验报告微波光学实验报告引言：微波光学是研究微波在物质中的传播和相互作用的学科。
通过实验，我们可以深入了解微波在不同材料中的行为，探索微波的传播规律和相互作用机制。
本实验旨在通过一系列实验，探索微波在不同介质中的传播特性和衍射现象。
实验一：微波在不同介质中的传播特性我们首先进行了一项实验，研究微波在不同介质中的传播特性。
我们准备了几个不同介质的样品，包括空气、水和玻璃。
我们将微波源放置在一个固定的位置，然后在不同介质中测量微波的传播速度。
实验结果显示，在空气中，微波的传播速度最快；而在水和玻璃中，微波的传播速度较慢。
这说明微波在不同介质中的传播速度与介质的性质有关。
实验二：微波的衍射现象接下来，我们进行了微波的衍射实验。
我们使用了一块有孔的金属板作为衍射物，将微波源放置在一定距离外的位置，并在屏幕上观察到达的微波图案。
实验结果显示，当微波通过孔洞时，会发生衍射现象，形成一系列明暗相间的条纹。
这是因为微波在通过孔洞时会发生弯曲和扩散，导致波前的干涉和相消干涉。
通过观察衍射图案，我们可以了解微波的传播特性和波动性质。
实验三：微波与介质的相互作用最后，我们进行了微波与介质的相互作用实验。
我们选择了一块金属板和一块塑料板作为样品，将它们分别放置在微波源的前方，并测量微波通过样品后的强度变化。
实验结果显示，金属板会完全反射微波，导致后方几乎没有微波信号；而塑料板则会部分吸收微波，导致后方微波的强度减弱。
这表明微波与不同材料之间存在着不同的相互作用机制，这对于微波的应用具有重要意义。
结论：通过以上实验，我们深入了解了微波在不同介质中的传播特性和相互作用机制。
微波光学的研究对于无线通信、雷达技术等领域具有重要意义。
通过进一步的研究和实验，我们可以进一步探索微波的性质和应用，为相关领域的发展做出贡献。
总结：微波光学实验是研究微波在物质中传播和相互作用的重要手段。
通过实验，我们可以了解微波在不同介质中的传播特性、衍射现象和与介质的相互作用。
微波光学实验仪实验
微波光学实验微波作为一种电磁波，具有波粒二象性。
微波和光波一样，都具有波动性，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是一致的。
由于微波的波长比光波的波长在数量级上至少相差一万倍，因此用微波来做波动实验比光学实验更直观、方便和安全。
微波的基本性质通常还呈现为穿透、吸收、反射三个特性。
对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿透而不被吸收；水和食物等物质会吸收微波而使自身发热；对金属类物质，则会反射微波。
通过本系统所提供的以下实验内容，可以加深对微波及微波系统的理解，特别是微波的波动这一特性。
1、反射，2、折射，3、偏振，4、双缝干涉，5、驻波-测量波长，仪器介绍图 1 实验整机图1.发射器组件组成部分：缆腔换能器、谐振腔、隔离器、衰减器、喇叭天线、支架及微波信号源。
其中微波信号源输出微波中心频率10.5G±20MHz，波长2.85517cm，功率15mW，频率稳定度可达2×10-4，幅度稳定度：10-2，这种微波源相当于光学实验中的单色光束，将电缆中的微波电流信号转换为空中的电磁场信号。
喇叭天线的增益大约是20分贝，波瓣的理论半功率点宽度大约为：H面20°，E 面16°。
当发射喇叭口面的宽边与水平面平行时，发射信号电矢量的偏振方向是垂直的。
2.接收器组件组成部分：喇叭天线、检波器、支架、放大器和电流表。
检波器将微波信号变为直流或低频信号。
放大器分三个档位，分别为×1档、×0.1档和×0.02档，可根据实验需要来调节放大器倍数，以得到合适的电流表读数。
在读数时，实际电流值等于读数值乘以所在档位的系数。
3.平台组成部分：中心平台和四根支撑臂等。
其中，中心平台上刻有角度，直径为20cm，3号臂为固定臂，用于固定微波发射器，1号臂为活动臂，可绕中心做±160°旋转，用于固定微波接收器，剩下两臂可以拆除。
微波光学实验报告
微波光学实验报告一、实验目的与实验仪器1.实验目的（1）学习一种测量微波波长的方法。
（2）观察微波的衍射现象并进行定量测量。
（3）测量微波的布拉格衍射强度分布。
2.实验仪器微波分光仪、分束玻璃板、固定和移动反射板、单缝板、双缝板、模拟晶体等。
二、实验原理（要求与提示：限400字以，实验原理图须用手绘后贴图的方式）微波是一种波长处于1mm~1m之间的电磁波，围为3×102~3×105MHz之间。
微波也具有衍射、干涉等性质。
1.用微波分光仪（迈克尔逊干涉仪）测微波波长用迈克尔逊干涉仪测波长光路图如上。
设微波波长为λ，若经M1和M2反射的两束波波程差为Δ，则当满足Δ = kλ（k = ±1，±2，…）时，两束波干涉加强，得到各级极大值；当满足Δ =（k +）λ（k = 0，±1，±2，…）时，两束波干涉减弱，得到各级极小值。
将反射板M2沿着微波传播的方向移动d，则波程差改变了2d. 若从某一极小值开始移动可动反射板M2，使接收喇叭收经过N个极小值信号，即电流示数出现N个极小值，读出M2移动的总距离L，则有：2L = N·λ从而λ =由此可见，只要测定金属板位置的该变量L和出现接收到信号幅度最小值的次数N，可以求出微波波长。
2.微波的单缝衍射实验当微波入射到宽度和其波长差不多的一个狭缝时，会发生衍射现象。
在狭缝后面的衍射屏上出现衍射波强度不均匀，中央最强且最宽，从中央向两边微波衍射强度迅速减小。
= 0时，衍射波强度最大，为中央零级极大；当θ 其他次级强所在位置为：asinθ = ±（k + ）λ（k = 1，2，…）暗条纹位置为：1，±2，…）asinθ = kλ（k = ±式中a为单缝的宽度。
因此可以画出单缝衍射的强度分布曲线如上图。
3.微波的双缝干射实验当微波入射到一块开有两个缝的铝板时，会发生衍射现象，两缝面波是同相位的。
光学综合试验实验报告
实验名称：光学综合试验实验日期：2023年3月15日实验地点：光学实验室一、实验目的1. 熟悉光学实验的基本操作和仪器使用。
2. 深入理解光学原理，验证光学定律。
3. 提高实验操作技能和数据分析能力。
二、实验原理本实验主要涉及光学的基本原理，包括光的直线传播、光的反射、光的折射、光的干涉、光的衍射等。
通过实验验证这些原理，加深对光学知识的理解。
三、实验仪器1. 平面镜2. 三棱镜3. 凸透镜4. 凹透镜5. 白光光源6. 光屏7. 光具座8. 光具盒9. 米尺10. 计算器四、实验步骤1. 光的直线传播实验（1）将平面镜放置在光具座上，调整至水平。
（2）用白光光源照射平面镜，观察光线的传播情况。
（3）用米尺测量入射光线与反射光线的距离，记录数据。
2. 光的反射实验（1）将平面镜放置在光具座上，调整至水平。
（2）用白光光源照射平面镜，观察光线的反射情况。
（3）用米尺测量入射光线与反射光线的距离，记录数据。
3. 光的折射实验（1）将凸透镜和凹透镜分别放置在光具座上，调整至水平。
（2）用白光光源照射凸透镜和凹透镜，观察光线的折射情况。
（3）用米尺测量入射光线与折射光线的距离，记录数据。
4. 光的干涉实验（1）将光具盒放置在光具座上，调整至水平。
（2）用白光光源照射光具盒，观察光线的干涉情况。
（3）用米尺测量干涉条纹的间距，记录数据。
5. 光的衍射实验（1）将三棱镜放置在光具座上，调整至水平。
（2）用白光光源照射三棱镜，观察光线的衍射情况。
（3）用米尺测量衍射条纹的间距，记录数据。
五、实验数据及处理1. 光的直线传播实验入射光线与反射光线的距离：L1 = 20cm2. 光的反射实验入射光线与反射光线的距离：L2 = 20cm3. 光的折射实验入射光线与折射光线的距离：L3 = 15cm4. 光的干涉实验干涉条纹间距：ΔL4 = 0.5cm5. 光的衍射实验衍射条纹间距：ΔL5 = 0.3cm六、实验结果与分析1. 光的直线传播实验实验结果显示，入射光线与反射光线在同一平面内，符合光的直线传播原理。
物理实验 微波光学实验
5.10 微波光学实验【实验目的】1． 学习测定微波波长的方法 2． 学习布拉格衍射的原理和方法 3． 学习晶体分析的初步知识【实验原理】1． 微波的特性微波波长在1mm ——1m 之间，频率为3×108Hz ——3×1011Hz 。
具有波长短、频率高、穿透性强、量子特性的特点。
2． 微波的产生方法微波需要采用微波谐振腔和微波电子管或微波晶体管来产生： （1） 谐振腔通常为一个闭合的腔体，其内表面用良导体制成。
（2） 体效应二极管是利用砷化镓、砷化铟、磷化铟等化合物制成的半导体固体振荡器。
（3） 微波信号的检测，需要高频相应微波二极管。
3． 晶体的布拉格衍射晶体可以看成等距、平行晶面重复排列而成，称晶面族。
晶面族可以用晶面指数表示。
晶面指数定义为：原在所在平面在x 、y 、z 三个坐标轴上的截距长度的倒数的简单整数比，又称密勒指数，用（h ，k ，l ）表示。
最近邻的两个晶面间的距离用d hkl 表示。
当射线以掠射角投射到某晶体时，在第一个晶面上点阵的散射和下面晶面点阵的散射相互干涉。
对同一层的散射线，在这个方向射线产生相长干涉。
对于不同层的散射线，光程差为波长的整数倍时，各个面的散射线相互加强，形成光强的极大，这就是晶体对射线的布拉格衍射：2sin ,1,2,3,4d n n q l ==鬃鬃鬃由于sin 1q £，只有2d l <时，才会产生衍射。
实际晶体的晶格常数为810cm -，只有波长很小的X 射线才能产生衍射，微波不能对实际晶体产生衍射。
【实验内容】1． 用微波干涉仪测定微波波长如图，活动镜移动距离L ，微安表将显示一连串的极大值和极小值。
波相位若相差2π的整数倍，则干涉加强；相差π的奇数倍，则出现相应的干涉极小值。
如果在距离L 上极小值恰好出现n +1次，则：02n nL x x l==- 移动移动镜相继出现4-5个干涉极小值测定x 0、x n ，重复测量多次，求出微波波长，利用仪器上的频率值大致验证测量及求解是否正确。
绿色能源-微波光学实验
微波光学实验1.系统的初步认识实验步骤：1. 将发射器和接收器分别安置在固定臂和活动臂上，发射器和接收器的喇叭口正对，宽边与地面平行，活动臂刻线与180°对齐，打开电源开关。
2. 调节发射器和接收器之间的距离，将电流表上的档位开关置于“×0.1”档，调节发射器上的衰减器强弱旋钮。
3. 将接收器沿着活动臂缓慢向右移动30cm，每隔1cm 观察并记录对应电流表上的数值，记录数据4. 松开接收器上面的手动螺栓，慢慢转动接收器，同时观察电流表上读数的变化，记录数据。
数据处理根据实验数据作图根据图像可看出，微波强度随距离增加衰减，但有一定波动。
发射器与接收器间距为半波长整数倍时形成驻波，微波强度加强。
强度随接受角度增加也有衰减而不是迅速减小，因为微波波长较长，在实验条件的尺度下有明显的衍射现象。
由实验数据可得，每两个极大值间距∆x =Δx i81=3.0+3.0+4.0+3.0+3.0+4.0+3.0+3.08=3.25cm微波波长λ=2∗∆x =2∗3.25=6.5cm1.反射实验步骤：1. 将发射器和接收器分别安置在固定臂和活动臂上，喇叭宽边水平。
调节发射器与接收器距离，打开电源，调节微波强弱，使电流表的读数适中。
2. 取不同入射角，逆时针转动活动支架找到对应的反射角，记录数据，比较入射角和反射角之间的关系。
2.折射实验步骤：1. 将发射器和接收器分别安置在固定臂和活动臂上，喇叭宽边水平。
调整发射器与接收器距离，打开电源，电流表置于“×1”档，调节微波强弱，使电流表的读数适中。
2. 棱镜一直角边正对发射器，绕中心轴缓慢转动活动支架，读出电流表读数最大时活动支架对应的角度，并通过微波折射路线计算折射角，记录实验数据3. 设空气的折射率为1，根据折射定律，计算塑料棱镜的折射率。
数据分析：1122n=sinθ1sinθ2=sin47.8sin30.0=1.483.偏振实验步骤：1. 将发射器和接收器分别安置在固定臂和活动臂上，喇叭宽边水平，活动臂刻线与180°对齐。
微波光学实验
2. 微波的单缝衍射实验
当微波入射到宽度和其波长可 比拟的一个狭缝时， 会发生如光波 一般的衍射现象。 在狭缝后面的衍 射屏上出现衍射波强度并不均匀， 中央最强且最宽， 从中央向两边微 波衍射强度迅速减小。 由于与光的 单缝衍射一样，这里给出实验光路 图 2.1
图如图 2.1 所示，与狭缝 E 垂直的衍射光速汇聚于屏上 P0 处，是中央明纹的中 心，光强最大，设为 I 0 ，与光轴方向成 角的衍射光束汇聚于 Pk 处，Pk 的光强 由计算可得
（1） 射到反射板上的波都反射了吗？不同的入射角是反射信号是不是一样的？
（2）读数达到最大时的角度我们认为是反射角。但是你能解释为什么有些波反 射到不同的角度吗？
2.微波的单缝衍射 （1）调整单缝衍射板的缝宽，安装该板到支座上，使单缝衍射板和发射喇叭保
持垂直。 （2） 在衍射角 0 度的两侧， 每改变 2 度读取一次液晶显示器读数， 并记录下来。 （3）根据记录数据，画出单缝衍射强度与衍射角度的关系曲线。 思考题
度的最小值，此时衍射角 满足
sin k k 1,2,3
（2.3）
③次极大的位置。除了主极大之外，两相邻暗纹之间都有一个次极大（中央条纹 以外的明纹） ，通过计算 tan ，可得各级次极大对应的衍射角 为
arcsin
2k 1 k ＝1， 2， 3
Ik I0
sin 2
2
=
sin
sin 2
（2.1）
2 式中 为单缝的宽度， 是微波的波长。式中
叫做单缝衍射因子，表征衍
射场内任一点微波相对强度的大小。 衍射图样中光强的极大值和极小值的位置，一定满足对式子（2.1）求一阶倒 数为零的那些点，即
微波光学实验
一、 实验目的（1） 采用迈克尔干涉仪原理测量微波波长（2） 观察微波的单、双缝衍射现象并进行 定量测量（3） 仿照X 射线晶体衍射，观察微波通过模拟晶体点阵的现象 （4）对微波的布拉格衍射进行定量测量二、 实验原理微波与光波同属于电磁波。
但是， 微 光，因此利用微波做实验时所用器件尺寸很大，从而使实验现象更为直观。
这也是微波光学实验的优点。
A 、用微波分光仪测量微波波长采用迈克耳逊干涉仪原理。
光路如图1,无线T 发出微波，经过半透射板分别射向 固定板和 可移动板，全反射后又射向接收喇叭D 产 生波的干涉。
当 时，干涉减弱，极小。
将 移动L 时，波程差改变2L 。
若从某一极 小位置处开始移动 ，使出现N 次极小时移 动了L ，则有即B 、微波的单缝衍射和双缝衍射单缝衍射的强度分布其中,a 为单缝宽， 为微波波长， 为衍射角。
C、微波的布拉格衍射（1）对于微波，可仿照X射线通过晶体的衍射现象，观察微博通过模拟晶体点阵的衍射现象，如图4，以（100）平面群为例，相邻两面上O点及Q点反射的反射波之间的波程差为,其中，d为晶面间距，为掠射角（入射波与晶面间的夹角）且时，两波同相，互相加强，。
由可知,即只有时才可产生衍射。
（2）对于同一个立方晶体中的不同平面群，当平面间距减小时，平面上衍射中心减少，衍射波强会减弱，如图5对应于反射波谱。
（3）对于立方晶系，晶面间距与密勒指数的关系为为晶胞边长由（一般取k=1）因此，已知某晶面群（hkl）在微波的一级衍射对应掠射角即可由公式推出所研究晶体的晶胞边长。
三、实验仪器微波分光仪，分束玻璃板，固定和移动反射板，单缝板，双缝板，模拟晶体四、实验步骤A、微波波长的测量①仪器布置如图1 所示，先使T、D轴线垂直。
半透板通过支架座放在刻度盘正中，并与T、D轴线成角。
读数测微机构固定在底座盘面上，再插上，使其法线与T轴线一致。
插上，使其法线与T轴线一致。
插上，使其法线与D轴线一致。
光学实验报告
光学实验报告篇一：微波光学实验实验报告近代物理实验报告指导教师：得分：实验时间： XX 年 11 月 23 日，第十三周，周一，第 5-8 节实验者：班级材料0705学号 XX67025 姓名童凌炜同组者：班级材料0705学号 XX67007 姓名车宏龙实验地点：综合楼 503实验条件：室内温度℃，相对湿度 %，室内气压实验题目：微波光学实验实验仪器：（注明规格和型号）微波分光仪，反射用金属板，玻璃板，单缝衍射板实验目的：1. 了解微波分光仪的结构,学会调整并进行试验.2. 验证反射规律3. 利用迈克尔孙干涉仪方法测量微波的波长4. 测量并验证单缝衍射的规律5. 利用模拟晶体考察微波的布拉格衍射并测量晶格数实验原理简述： 1. 反射实验电磁波在传播过程中如果遇到反射板,必定要发生反射.本实验室以一块金属板作为反射板,来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上时所遵循的反射规律。
2. 迈克尔孙干涉实验在平面波前进的方向上放置一块45°的半透半反射版,在此板的作用下,将入射波分成两束,一束向A传播,另一束向B传播.由于A,B两板的全反射作用,两束波将再次回到半透半反板并达到接收装置处,于是接收装置收到两束频率和振动方向相同而相位不同的相干波,若两束波相位差为2π的整数倍,则干涉加强;若相位差为π的奇数倍,则干涉减弱。
3. 单缝衍射实验如图,在狭缝后面出现的颜射波强度并不均匀,中央最强,同时也最宽,在中央的两侧颜射波强度迅速减小,直至出现颜射波强度的最小值,即一级极小值,此时衍射角为φ=arcsin(λ/a).然后随着衍射角的增大衍射波强度也逐渐增大,直至出现一级衍射极大值,此时衍射角为Φ=arcsin(3/2*λ/a),随着衍射角度的不断增大会出现第二级衍射极小值,第二级衍射极大值,以此类推。
4. 微波布拉格衍射实验当X射线投射到晶体时,将发生晶体表面平面点阵散射和晶体内部平面点阵的散射,散射线相互干涉产生衍射条纹,对于同一层散射线,当满足散射线与晶面见尖叫等于掠射角θ时,在这个方向上的散射线,其光程差为0,于是相干结果产生极大,对于不同层散射线,当他们的光程差等于波长的整数倍时,则在这个方向上的散射线相互加强形成极大,设相邻晶面间距为d,则由他们散射出来的X射线之间的光程差为CD+BD=2dsinθ,当满足2dsinθ=Kλ,K=1,2,3…时,就产生干涉极大.这就是布拉格公式,其中θ称为掠射角,λ为X射线波长.利用此公式,可在d已测时,测定晶面间距;也可在d已知时,测量波长λ,由公式还可知,只有在实验步骤简述： 1. 反射实验1.1 将微波分光仪发射臂调在主分度盘180°位置,接收臂调为0°位置.1.2 开启三厘米固态信号发射器电源,这时微安表上将有指示,调节衰减器使微安表指示满刻度. 1.3 将金属板放在分度小平台上,小分度盘调至0°位置,此时金属板法线应与发射臂在同一直线上,1.4 转动分度小平台,每转动一个角度后,再转动接收臂,使接收臂和发射臂处于金属板的同义词,并使接收指示最大,记下此时接收臂的角度.1.5 由此,确定反射角,验证反射定律,实验中入射角在允许范围内任取8个数值,测量微波的反射角并记录.2. 迈克尔孙干涉实验2.1 将发射臂和接收臂分别置于90°位置,玻璃反射板置于分度小平台上并调在45°位置,将两块金属板分别作为可动反射镜和固定反射镜.2.2两金属板法线分别在与发射臂接收臂一致,实验时,将可动金属板B移动到导轨左端,从这里开始使金属板缓慢向右移动,依次记录微安表出现的的极大值时金属板在标尺上的位置.2.3 若金属板移动距离为L,极大值出现的次数为n+1则,n()?L,λ=2L/n 这便是微波的波长,再令金属板反向移动,重复上面操作,最后求出两次所得微波波长的平均值.3. 单缝衍射实验3.1 预先调整好单缝衍射板的宽度(70mm),该板固定在支座上,并一起放到分度小平台上,单缝衍射板要和发射喇叭保持垂直,3.2 然后从衍射角0°开始,在单缝的两侧使衍射角每改变1°,读一次表头读数,并记录.λ2由于本实验的单缝衍射版的最小值,衍射角度不能过大,同时考虑到第一级衍射极大值的强度比中央极大值的强度弱很多,隐刺将本实验分成两段,第一段从-30°~30°,第二段从30°~50°.3.3 画出两段的I-φ试验曲线图,根据微波波长和缝宽,算出第一级极小和一级极大的衍射角与曲线上求得的结果进行比较4. 微波布拉格衍射实验4.1 用微波代替X射线验证布拉格公式,必须制作一个模拟晶体,使晶格常熟略大于微波波长.模拟晶体是由直径10mm的金属球做成的立方晶体模型,相邻球距为40mm,这些金属球就相当于晶体点阵中的粒子,实验时,将模拟晶体放在分度小平台上.4.2 首先令分度小平台指示在0°位置,这样晶体(100)面与发射臂平行,固定臂指针指示的是入射角;活动臂指针指示的是经晶体(100)面反射的微波的反射角.4.3 转动分度小平台,改变微波的掠射角,掠射角的测量范围15°~35°,45°~60°,保证散射角与掠射角相等,分度小平台每次转动1°,读取接收检波电流I值,再绘出I-θ曲线图.从实验曲线上求出极大值θ角大小,然后与理论公式计算出来的衍射角相比较(取K=1,d=40mm,λ=32.02mm),计算其偏离程度,并分析其原因原始数据、数据处理及误差计算：从上面的实验数据看出，微波的入射角θin和反射角θout在误差允许的范围内可认为是相等的，少数的偏差可能是由于微波易受外界干扰所致。
微波光学综合实验
微波光学综合实验【实验目的】1、了解与学习微波产生的基本原理以及传播和接收等基本特性。
2、观测微波干涉、衍射、偏振等实验现象。
4、通过迈克耳逊实验测量微波波长。
【实验仪器】DHMS-1型微波光学综合实验仪一套，包括：X波段微波信号源、微波发生器、发射喇叭、接收喇叭、微波检波器、检波信号数字显示器、可旋转载物平台和支架，以及实验用附件（反射板、分束板、单缝板、双缝板、读数机构等）。
微波光学实验系统装置如图1所示。
1．电池后盖 2.开关 3.接受部件 4.转动臂 5.筋骨装置 6.移动装置 7.圆形底盘8.机脚 9.x波段信号源 10.长支柱 11.紧固蝶形螺丝 12.信号源传输电缆 13.频率调节旋钮 14.功率调节旋钮 15.发射部件 16.发射喇叭 17.固定臂 18.载物圆台19.圆形支架 20.指针 21.短支柱 22接收喇叭 23.接收旋转部件 24.液晶显示器图1 微波光学实验系统装置【实验原理】微波波长从1m到0.1mm，其频率范围从300MHz～3000GHz，是无线电波中波长最短的电磁波。
微波波长介于一般无线电波与光波之间，因此微波有似光性，它不仅具有无线电波的性质，还具有光波的性质，即具有光的直射传播、反射、折射、衍射、干涉等现象。
由于微波的波长比光波的波长在量级上大10000倍左右，因此用微波进行波动实验将比光学方法更简便和直观。
微波是一种电磁波，它和其他电磁波如光波、X射线一样，在均匀介质中沿直线传播，都具有反射、折射、衍射、干涉和偏振等现象。
1、微波的反射实验微波的波长较一般电磁波短，相对于电磁波更具方向性，因此在传播过程中遇到障碍物，就会发生反射。
如当微波在传播过程中，碰到一金属板，则会发生反射，且同样遵循和光线一样的反射定律：即反射线在入射线与法线所决定的平面内，反射角等于入射角。
2、微波的单缝衍射实验当一平面微波入射到一宽度和微波波长可比拟的一狭缝时，在缝后就要发生如光波一般的衍射现象。
微波光学实验实验报告
近代物理实验报告指导教师：得分：实验时间： 2009 年 11 月 23 日，第十三周，周一，第 5-8 节实验者：班级材料0705 学号 200767025 姓名童凌炜同组者：班级材料0705 学号 200767007 姓名车宏龙实验地点：综合楼 503实验条件：室内温度℃，相对湿度 %，室内气压实验题目：微波光学实验实验仪器：（注明规格和型号）微波分光仪，反射用金属板，玻璃板，单缝衍射板实验目的：1.了解微波分光仪的结构,学会调整并进行试验.2.验证反射规律3.利用迈克尔孙干涉仪方法测量微波的波长4.测量并验证单缝衍射的规律5.利用模拟晶体考察微波的布拉格衍射并测量晶格数实验原理简述：1.反射实验电磁波在传播过程中如果遇到反射板,必定要发生反射.本实验室以一块金属板作为反射板,来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上时所遵循的反射规律。
2.迈克尔孙干涉实验在平面波前进的方向上放置一块45°的半透半反射版,在此板的作用下,将入射波分成两束,一束向A传播,另一束向B传播.由于A,B两板的全反射作用,两束波将再次回到半透半反板并达到接收装置处,于是接收装置收到两束频率和振动方向相同而相位不同的相干波,若两束波相位差为2π的整数倍,则干涉加强;若相位差为π的奇数倍,则干涉减弱。
3.单缝衍射实验如图,在狭缝后面出现的颜射波强度并不均匀,中央最强,同时也最宽,在中央的两侧颜射波强度迅速减小,直至出现颜射波强度的最小值,即一级极小值,此时衍射角为φ=arcsin(λ/a).然后随着衍射角的增大衍射波强度也逐渐增大,直至出现一级衍射极大值,此时衍射角为Φ=arcsin(3/2*λ/a),随着衍射角度的不断增大会出现第二级衍射极小值,第二级衍射极大值,以此类推。
4.微波布拉格衍射实验当X射线投射到晶体时,将发生晶体表面平面点阵散射和晶体内部平面点阵的散射,散射线相互干涉产生衍射条纹,对于同一层散射线,当满足散射线与晶面见尖叫等于掠射角θ时,在这个方向上的散射线,其光程差为0,于是相干结果产生极大,对于不同层散射线,当他们的光程差等于波长的整数倍时,则在这个方向上的散射线相互加强形成极大,设相邻晶面间距为d,则由他们散射出来的X射线之间的光程差为CD+BD=2dsinθ,当满足2dsinθ=Kλ,K=1,2,3…时,就产生干涉极大.这就是布拉格公式,其中θ称为掠射角,λ为X射线波长.利用此公式,可在d已测时,测定晶面间距;也可在d已知时,测量波长λ,由公式还可知,只有在 <2d时,才会产生极大衍射实验步骤简述：1.反射实验1.1 将微波分光仪发射臂调在主分度盘180°位置,接收臂调为0°位置.1.2 开启三厘米固态信号发射器电源,这时微安表上将有指示,调节衰减器使微安表指示满刻度.1.3 将金属板放在分度小平台上,小分度盘调至0°位置,此时金属板法线应与发射臂在同一直线上,1.4 转动分度小平台,每转动一个角度后,再转动接收臂,使接收臂和发射臂处于金属板的同义词,并使接收指示最大,记下此时接收臂的角度.1.5 由此,确定反射角,验证反射定律,实验中入射角在允许范围内任取8个数值,测量微波的反射角并记录.2.迈克尔孙干涉实验2.1 将发射臂和接收臂分别置于90°位置,玻璃反射板置于分度小平台上并调在45°位置,将两块金属板分别作为可动反射镜和固定反射镜.2.2两金属板法线分别在与发射臂接收臂一致,实验时,将可动金属板B 移动到导轨左端,从这里开始使金属板缓慢向右移动,依次记录微安表出现的的极大值时金属板在标尺上的位置.2.3 若金属板移动距离为L,极大值出现的次数为n+1则,L )2( λn ,λ=2L/n 这便是微波的波长,再令金属板反向移动,重复上面操作,最后求出两次所得微波波长的平均值.3.单缝衍射实验3.1 预先调整好单缝衍射板的宽度(70mm),该板固定在支座上,并一起放到分度小平台上,单缝衍射板要和发射喇叭保持垂直,3.2 然后从衍射角0°开始,在单缝的两侧使衍射角每改变1°,读一次表头读数,并记录.由于本实验的单缝衍射版的最小值,衍射角度不能过大,同时考虑到第一级衍射极大值的强度比中央极大值的强度弱很多,隐刺将本实验分成两段,第一段从-30°~30°,第二段从30°~50°.3.3 画出两段的I -φ试验曲线图,根据微波波长和缝宽,算出第一级极小和一级极大的衍射角与曲线上求得的结果进行比较4.微波布拉格衍射实验4.1 用微波代替X 射线验证布拉格公式,必须制作一个模拟晶体,使晶格常熟略大于微波波长.模拟晶体是由直径10mm 的金属球做成的立方晶体模型,相邻球距为40mm,这些金属球就相当于晶体点阵中的粒子,实验时,将模拟晶体放在分度小平台上.4.2 首先令分度小平台指示在0°位置,这样晶体(100)面与发射臂平行,固定臂指针指示的是入射角;活动臂指针指示的是经晶体(100)面反射的微波的反射角.4.3 转动分度小平台,改变微波的掠射角,掠射角的测量范围15°~35°,45°~60°,保证散射角与掠射角相等,分度小平台每次转动1°,读取接收检波电流I值,再绘出I-θ曲线图.从实验曲线上求出极大值θ角大小,然后与理论公式计算出来的衍射角相比较(取K=1,d=40mm,λ=32.02mm),计算其偏离程度,并分析其原因原始数据、数据处理及误差计算：1.反射实验数据从上面的实验数据看出，微波的入射角θin和反射角θout在误差允许的范围内可认为是相等的，少数的偏差可能是由于微波易受外界干扰所致。
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实验5 微波光学综合实验数据处理1、反射实验数据处理：
实验结论：把误差考虑在内，可以认为:反射角等于入射角。
3.微波干涉数据处理：
a=35mm; b=58mm
由公式求得的理论值：第一级加强点ϕ=21.0°第一级减弱点不在所测得范围内。
由实验数据求得的值：第一级加强点ϕ值在20°~22°之间，与理论值近似相等
4、微波的偏振数据处理：
实验结论：把误差考虑在内，可以认为得到的实验数据基本和理论值相等。
5、微波的迈克尔逊干涉
实验数据：读数为极小值时的刻度（mm ）：4.170；19.762；35.170；53.736；69.337
读数为极大值时的刻度（mm ）：11.596；27.929；42.821；
61.353
数据处理：由读数极小值测得的波长：λ=（69.337-4.170）
⨯2/4=32.58nm
由读数极大值测得的波长：λ=(61.353-11.596)
⨯2/3=33.17nm
求均值：λ=32.88nm 理论值; λ=33.3nm
相对误差：=
σ%100⨯-理
实
理λλλ=1.26%
6、微波的布拉格衍射数据处理：
根据实验数据测得的衍射角曲线：如图
下图为理论测得的衍射角曲线：如图
实验结果：
经对比可知:实验所测得的衍射角曲线和理论测得的衍射角曲线可以近似看作相等（把误差考虑在内），实验测得100面第一级加强点的衍射角为θ=68.1°
第二级加强点的衍射角为θ=37.8°
测得110面第一级加强点的衍射角为θ=56.4°。