微波光学实验报告.pdf

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 字以内，实验原理图须用手绘后贴图的方式） 2 5 微波是一种波长处于 1mm~1m 之间的电磁波，范围为 3 ×10 ~3×10 MHz 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 1 Δ = （k + ）λ （k = 0 ，±1 ， 2 ±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 M ，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 2 M2 移动的总距离 L ，则有： 2L = N ·λ 2 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。 当 θ = 0 时，衍射波强度最大，为中央零级极大； 其他次级强所在位置为： 1 asinθ = ± （k + ）λ（k = 1 ，2 ，…） 2 暗条纹位置为： asinθ = k λ（k = ±1 ，±2 ，…） 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，两缝面内波是同相位的。由惠更斯原理，来自 两缝波面向同一方向传播的子波叠加决定该方向的强 度。 强度极小所在位置（干涉相消）： 1 dsinθ = （k + ）λ（k = 0 ，±1 ，±2 ，…） 2 强度极大所在位置（干涉相长）： asinθ = k λ（k =0 ，±1 ，±2 ，…） 4.微波的布拉格衍射 晶体中的原子按一定规律形成高度规则