单缝衍射试验
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划分为四个波段，如下表所示 ： 频率范围 波段名称 波长范围 频段名称 （ＧＨｚ） 分米波 厘米波 毫米波 亚毫米波
1ｍ～１０ｃｍ １０ｃｍ～１ｃ ｍ １０ｍｍ～１ｍ ｍ １ｍｍ～０.１ｍ ｍ ０.３～３ ３～３０ ３０～３００ ３００～３００ ０ 超高频ＵＨＦ 特高频ＳＨＦ 极高频ＥＨＦ 超级高频
似光性，微波介于一般无线电波与光波之间，它不仅具
有无线电波的性质，还具有光波的性质，以光速直线传播， 有反射、衍射、干涉等现象。
微波基础－微波的应用
微波应用始于２０世纪三十年代，开始主要是通信和雷达。 微波的可用频带较宽，信息存储量大，在需要很大信息量 的通讯(例如多路通讯)中可用作载波。微波通信特点是信 息容量大，抗干扰能力强。 利用被测物体的介电常数、导磁系数、电阻率与周围物质 的差异而产生的反射信号，可制成探地雷达、汽车雷达等。 人们利用微波的热效能和生物效能，还与别的产业相结合， 形成一些新的边缘学科，如：微波气象学、微波射电天文 学、微波波谱学、微波生物学等等。
1.反射实验 2.单缝衍射实验 3.双缝干涉实验 4.迈克尔逊干涉实验
1.反射实验
微波遵从反射定律，如图所示，一束微波从发射喇 叭A发出以入射角 射向金属板MN，则在反射方向的 位置上，置一接收喇叭B，只有当B处在反射角∠ i′=∠ i时，接受到的功率最大，即反射角等于入射角。
微波的反射
实物图
实验步骤
仪器结构
成套微波分光仪如图所示。
1－分度转台 2－三厘米固态振荡器 3－喇叭天线 4－可变衰减器 5－晶体检波器 6－100μA表头 7－视频电缆 8－反射板 9－单缝板 10－双缝板 11－半透射板 12－模拟晶体(包括模拟晶体架、支架) 13－读数机构 14－支座 15－支柱 16－模片
实验原理及内容
微波基础－微波的特点
波长极短，它与所使用的元件、设备的尺寸可比拟。
比地球上一般物体的几何尺寸小得多或在同一数量级上。
微波的频率很高，在不太大的相对带宽下可用带宽
很宽，所以信息容量大。并且在微波波段的电波能穿透电 离层。
微波的振荡周期极短，与电子在电真空器件中的渡
越时间相似。所以低频的电子器件在微波段都不能使用。
2.单缝衍射实验
如图所示，当一平面波入射到一宽度和波长可比拟的狭缝时， 就要发生衍射的现象。在缝后面出现的衍射强度并不是均匀的， 中央最强，同时也最宽，在中央的两侧衍射波强度迅速减小。 甚至出现衍射波强度的最小值，即一级极小。此时衍射角 为， ，其中λ是波长，a是狭缝宽度，两者用同一长度单 位。然后，随着衍射角增大，衍射波强度又逐渐增大，直至出 现一级极大值，此角度为
微 波 实 验
MICROWAVE EXPERIMENTS
物理实验中心
微波基础知识 仪器结构
实验原理及内容
微波基础
• 什么是微波 • 微波的特点 • 微波的应用
微波基础－何为微波
微波是波长很短（也就是频率很高）的电磁波， 一般把波长从1米到1毫米，频率在300— 300000MHZ范围内的Βιβλιοθήκη Baidu磁波称作微波。广义的微 波包括波长从10米到10微米（频率从30MHZ到 30THZ）的电磁波。
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1
a
sin
1
3 2 a
实物图
实验步骤
1.预先按需要调整单缝衍射板的缝宽，当该板放到支座 上时，应使狭缝平面与支座下面的小圆盘上的某一刻 线一致，此刻线应与工作平台上的90°刻线的一对 线一致。
2.转动小平台使固定臂的指针在小平台的180°处，此 时小平台的O°就是狭缝平面的法线方向。这时调整 信号电平使表头指示接近满度，然后从衍射角0°开 始，在单缝的两侧使衍射角每改变l°读取一次表头 读数，并记录下来。
实物图
实验步骤
1.使两喇叭口面互成9O°。半透射板与两喇叭轴 线互成45°，将读数机构通过它本身带有的两 个螺钉旋入底座，使其固定在底座上，再插上 反射扳，使固定反射板的法线与接收喇叭的轴 线一致，可移反射板的法线与接收喇叭轴线一 致。 2.实验时，将可移反射板移到读数机构的一端， 在此附近测出一个极小的位置，然后旋转读数 机构上的手柄使反射板移动，从表头上测出(n ＋1)个极小值，并同时从读数机构上得到相应 的位移读数，从而求得可移反射板的移动距离L， 2L 则波长 。 n
1.仪器连接时，两喇叭口面应互相正对，它们各自的轴线应在 一条直线上，指示两喇叭位置的指针分别指于工作平台的 90°刻线处，将支座放在工作平台上，并利用平台上的定位 销和刻线对正支座(与支座上刻线对齐)拉起平台上四个压紧 螺钉旋转一个角度后放下，即可压紧支座。
2. 反射全属板放到支座上时，应使金属板平面与支座下面的小 圆盘上的某一对刻线一致。而把带支座的金属反射板放到小 平台上时，应使圆盘上的这对与金属板平面一致的刻线与小 平台上相应90°刻度的一对刻线一致。这时小平台上的0° 刻度就与金属板的法线方向一致。 3 转动小平台，使固定臂指针指在某一角度处，这角度读数就 是入射角，然后转动活动臂在表头上找到一最大指示，此时 活动臂上的指针所指的刻度就是反射角。如果此时表头指示 太大或大小，应调整衰减器、固态振振器或晶体检波器，使 表头指示接近满量程。做此项实验，入射角最好取30°至 65°之间。因为入射角太大接收喇叭有可能直接接受入射波。
3.画出单缝衍射强度与衍射角的关系曲线，并根据微波 波长和缝宽，算出一级极小和一级极大的衍射角，并 与实验曲线上求得的一级极小和极大的衍射角进行比 较。
实物图
注：调整过程同单缝衍射实验
(单缝衍射板以双缝衍射板代替)
4.迈克尔逊干涉实验
实验原理图
在平面波前进的方向上放置成45°的半透明 板。由于该板的作用，将入射波分成两束波， 一束向A方向传播，另一束向B方向传播。由 于A、B处全反射板的作用，两列波就再次回 到半透射板并到达接收喇叭处。于是接收喇 叭收到两束同频率，振动方向一致的波。如 果这两个波的位相差为2π的整数倍，则干涉 加强；当位相差为π的奇数倍则干涉减弱， 因此在A处放一固定板，让B处的反射板移动， 当表头指示从一次极小变到又一次极小时， 则B处的反射板就移动λ/2的距离。因此有这 个距离就可求得平面波的波长。
1ｍ～１０ｃｍ １０ｃｍ～１ｃ ｍ １０ｍｍ～１ｍ ｍ １ｍｍ～０.１ｍ ｍ ０.３～３ ３～３０ ３０～３００ ３００～３００ ０ 超高频ＵＨＦ 特高频ＳＨＦ 极高频ＥＨＦ 超级高频
似光性，微波介于一般无线电波与光波之间，它不仅具
有无线电波的性质，还具有光波的性质，以光速直线传播， 有反射、衍射、干涉等现象。
微波基础－微波的应用
微波应用始于２０世纪三十年代，开始主要是通信和雷达。 微波的可用频带较宽，信息存储量大，在需要很大信息量 的通讯(例如多路通讯)中可用作载波。微波通信特点是信 息容量大，抗干扰能力强。 利用被测物体的介电常数、导磁系数、电阻率与周围物质 的差异而产生的反射信号，可制成探地雷达、汽车雷达等。 人们利用微波的热效能和生物效能，还与别的产业相结合， 形成一些新的边缘学科，如：微波气象学、微波射电天文 学、微波波谱学、微波生物学等等。
1.反射实验 2.单缝衍射实验 3.双缝干涉实验 4.迈克尔逊干涉实验
1.反射实验
微波遵从反射定律，如图所示，一束微波从发射喇 叭A发出以入射角 射向金属板MN，则在反射方向的 位置上，置一接收喇叭B，只有当B处在反射角∠ i′=∠ i时，接受到的功率最大，即反射角等于入射角。
微波的反射
实物图
实验步骤
仪器结构
成套微波分光仪如图所示。
1－分度转台 2－三厘米固态振荡器 3－喇叭天线 4－可变衰减器 5－晶体检波器 6－100μA表头 7－视频电缆 8－反射板 9－单缝板 10－双缝板 11－半透射板 12－模拟晶体(包括模拟晶体架、支架) 13－读数机构 14－支座 15－支柱 16－模片
实验原理及内容
微波基础－微波的特点
波长极短，它与所使用的元件、设备的尺寸可比拟。
比地球上一般物体的几何尺寸小得多或在同一数量级上。
微波的频率很高，在不太大的相对带宽下可用带宽
很宽，所以信息容量大。并且在微波波段的电波能穿透电 离层。
微波的振荡周期极短，与电子在电真空器件中的渡
越时间相似。所以低频的电子器件在微波段都不能使用。
2.单缝衍射实验
如图所示，当一平面波入射到一宽度和波长可比拟的狭缝时， 就要发生衍射的现象。在缝后面出现的衍射强度并不是均匀的， 中央最强，同时也最宽，在中央的两侧衍射波强度迅速减小。 甚至出现衍射波强度的最小值，即一级极小。此时衍射角 为， ，其中λ是波长，a是狭缝宽度，两者用同一长度单 位。然后，随着衍射角增大，衍射波强度又逐渐增大，直至出 现一级极大值，此角度为
微 波 实 验
MICROWAVE EXPERIMENTS
物理实验中心
微波基础知识 仪器结构
实验原理及内容
微波基础
• 什么是微波 • 微波的特点 • 微波的应用
微波基础－何为微波
微波是波长很短（也就是频率很高）的电磁波， 一般把波长从1米到1毫米，频率在300— 300000MHZ范围内的Βιβλιοθήκη Baidu磁波称作微波。广义的微 波包括波长从10米到10微米（频率从30MHZ到 30THZ）的电磁波。
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3 2 a
实物图
实验步骤
1.预先按需要调整单缝衍射板的缝宽，当该板放到支座 上时，应使狭缝平面与支座下面的小圆盘上的某一刻 线一致，此刻线应与工作平台上的90°刻线的一对 线一致。
2.转动小平台使固定臂的指针在小平台的180°处，此 时小平台的O°就是狭缝平面的法线方向。这时调整 信号电平使表头指示接近满度，然后从衍射角0°开 始，在单缝的两侧使衍射角每改变l°读取一次表头 读数，并记录下来。
实物图
实验步骤
1.使两喇叭口面互成9O°。半透射板与两喇叭轴 线互成45°，将读数机构通过它本身带有的两 个螺钉旋入底座，使其固定在底座上，再插上 反射扳，使固定反射板的法线与接收喇叭的轴 线一致，可移反射板的法线与接收喇叭轴线一 致。 2.实验时，将可移反射板移到读数机构的一端， 在此附近测出一个极小的位置，然后旋转读数 机构上的手柄使反射板移动，从表头上测出(n ＋1)个极小值，并同时从读数机构上得到相应 的位移读数，从而求得可移反射板的移动距离L， 2L 则波长 。 n
1.仪器连接时，两喇叭口面应互相正对，它们各自的轴线应在 一条直线上，指示两喇叭位置的指针分别指于工作平台的 90°刻线处，将支座放在工作平台上，并利用平台上的定位 销和刻线对正支座(与支座上刻线对齐)拉起平台上四个压紧 螺钉旋转一个角度后放下，即可压紧支座。
2. 反射全属板放到支座上时，应使金属板平面与支座下面的小 圆盘上的某一对刻线一致。而把带支座的金属反射板放到小 平台上时，应使圆盘上的这对与金属板平面一致的刻线与小 平台上相应90°刻度的一对刻线一致。这时小平台上的0° 刻度就与金属板的法线方向一致。 3 转动小平台，使固定臂指针指在某一角度处，这角度读数就 是入射角，然后转动活动臂在表头上找到一最大指示，此时 活动臂上的指针所指的刻度就是反射角。如果此时表头指示 太大或大小，应调整衰减器、固态振振器或晶体检波器，使 表头指示接近满量程。做此项实验，入射角最好取30°至 65°之间。因为入射角太大接收喇叭有可能直接接受入射波。
3.画出单缝衍射强度与衍射角的关系曲线，并根据微波 波长和缝宽，算出一级极小和一级极大的衍射角，并 与实验曲线上求得的一级极小和极大的衍射角进行比 较。
实物图
注：调整过程同单缝衍射实验
(单缝衍射板以双缝衍射板代替)
4.迈克尔逊干涉实验
实验原理图
在平面波前进的方向上放置成45°的半透明 板。由于该板的作用，将入射波分成两束波， 一束向A方向传播，另一束向B方向传播。由 于A、B处全反射板的作用，两列波就再次回 到半透射板并到达接收喇叭处。于是接收喇 叭收到两束同频率，振动方向一致的波。如 果这两个波的位相差为2π的整数倍，则干涉 加强；当位相差为π的奇数倍则干涉减弱， 因此在A处放一固定板，让B处的反射板移动， 当表头指示从一次极小变到又一次极小时， 则B处的反射板就移动λ/2的距离。因此有这 个距离就可求得平面波的波长。