微波光特性概要.doc

微波的光特征纲要 微波的光特征纲要 PAGE / NUMPAGES 微波的光特征纲要 微波的光特征 微波技术是近代发展起来的一门新兴学科，在国防、通信、工业、农业，以及材 料科学中有着宽泛应用。 跟着社会向信息化、 数字化的迈进， 微波作为无线传输信息的技术手段，将发挥更加重要的作用。特别在天体物理，射电天文、宇航通信等领域，拥有其他方法和技术没法代替的特别功能。 微波有“似光性”，用可见光、 X 光察看到的反射、干预和衍射现象都能够用微波再现出来， 关于微波的波长为 0.01m 量级的电磁波，用微波设施作颠簸实验要显得形象、直观，更简单理解，经过观察微波的反射干预、衍射及偏振等现象，能加深理解微波和光都是电磁波，都拥有颠簸这一共同性。 一、微波的特征及应用 1．微波的特征 什么是微波？微波是波长很短（也就是频次很高）的电磁波，一般把波长从 1 米到 1 毫米，频次在 300— 300000MHZ范围内的电磁波称作微波。广义的微波包含波长从 10 米到 10 微米（频次从 30MHZ到 30THZ）的电磁波。微波拥有以下特色。 1）波长短：它不一样于一般的无线电波， 因微波波长短到毫米 , 它拥有近似光相同有直线流传性质。 2）频次高：微波已成为一种电磁辐射，趋肤效应、辐射消耗相当严重。所以在研究微波问题时要采纳电磁场和电磁波的观点和方法。不可以采纳集中参数元件。需要采纳散布参数元件，如波导、谐振腔、丈量线等。丈量的量是驻波比，频次。特征阻抗等。 3）量子特征：在微波波段，电磁波每个量子的能量范围约为 10-6 ～ 10-3eV。很多原子和分子发射和汲取的电磁波能量正利处于微波波段内， 人们正是利用这 一特色研究分子和原子的构造， 发展了微波波谱学、 量子电子学等新兴学科， 并研制了量子放大器、分子钟和原子钟。 4）能穿透电离层：微波能够通畅无阻地穿过地球四周的电离层，是进行卫星通信，宇航通信和射电天文学研究的一种有效手段。 鉴于微波拥有上述特色， 微波作为一门独立学科获取人们的重视， 获取快速的发展。 2．微波的应用 （ 1）雷达与通信 微波的初期发展与雷达亲密有关： 利用微波直线流传的特征， 可制成军用的如超远程预警雷达，相控阵雷达。民用的气象雷达，导航雷达等。 在通信方面， 微波的可用频带很宽， 信息容量大， 现代挪动通信和卫星通信中都在微波波段。 （ 2）受邀辐射原理——频标、计量标准 在微波波谱学深入研究的基础上， 1957 年依据受激辐射原剪发了然微波受激辐射放大器，即“脉塞”（ MASER），这就是大家知道的量子放大器。 1960 年发了然光受激辐射放大器，即“莱塞”（ LASER）这就是激光器。激光的发明，是本世纪科学技术上的一个重要打破， 可是追根寻源， 不难看出激光器的发明不过将微波技术中的（受激辐射原理）成就（量子放大器） “移植”到可见光波段的一项新成就。 量子频次标准 （原子钟）是利用波谱学成就制作的精准时间频次丈量设施， 当前量子频标的频次稳固度和正确度已分别达到 10-14 和 10-15 的数目级，在精准丈量频次的基础上，物理学理论如量子电动力学和广义相对论所预知的某些效应， 兰姆（ Lamb）移位，电子失常磁矩、引力“红移”和引力波等已获取考证。 最近几年来，科技界出现一种偏向，力争用一种物理定律把其他物理量（如长度、电 压和温度等）变换成频次的丈量以提升丈量精准度。 1968 年国际计量大会决策：“定义时间单位‘秒’为铯— 133 原子基态的两个超精美能级之间跃迁所对应的辐射的 9 192 613 770 周期的连续时间”，这根谱线就处于微波波段内。 1983 年国际计量大会对米的定义做出决策：“米是光在真空中在 1/299 792 458 秒的 时间间隔行家程的长度” 。新的米定义成立在 “秒”和物理基本常数光速 （299 792 458m/s）的基础上。 （ 3）微波与物质的互相作用 微波铁氧体是微波技术中常用的一种各向异性资料， 它不单拥有较强的磁性， 并且拥有很高的电阻率。 微波很简单经过铁氧体， 在铁氧体中产生特别的磁效应— —旋磁性。在恒磁场和微波场的作用下，微波铁氧体的微波磁导率是一个张量。 张量磁导率的特色是： ①非对称性， 这使微波在铁氧体中流传拥有非互易性， 成为制作非互易微波铁氧体器件的基础； ②张量元素都是复数， 其实部拥有频散特色，其虚部拥有共振特征，是研究铁氧体的微波特征和微观构造的基础。 等离子体是分别带有正负电荷的两种粒子所构成的电中性的粒子系统， 此中起码有一种带电粒子是能够自由运动的。 等离子态称为物质的第四态。 等离子体物理与受控热核反响、空间研究、天体物理随和体激光等亲密有关，且有重要应用，利用微波与等离子体的互相作用，能够平等离子体的特征进行研究并促