试验四微波绕射试验.PDFVIP

實驗四 微波繞射實驗 1. 目的：微波撞擊單狹縫及繞射屏，量測屏邊緣的後部及通過單狹 縫的微波強度的繞射圖案 2. 儀器：微波發射器, 微波接收偶極子及量測儀, 金屬屏*2, 量尺*2, 捲尺, =微波發射器 (波源請設定為 ～及 int) 微波接收偶極子 量測儀 3. 實驗步驟： (1) 、將儀器如上圖所示，發射器距屏約 y=80cm 接收器距離屏 L-y=20cm ， 將微波電源調整適當頻率（請適當轉動 Reflector-Spannung 鈕），發射器正 對屏幕，接收器街接上多量程儀 (2) 、屏幕邊緣之微波強度分佈 i. 將發射器放置於單一屏幕後面，對準屏幕的邊緣 ii. 並將接收器對準屏幕的邊緣 iii. 以屏幕邊緣為中心左右各 30cm 的範圍平行移動接收器 iv. 量測微波強度，記錄在表 I 並繪製接收器橫向位置變化量 x 與接收強 度 U 的關係圖 。 (3) 、單狹縫之微波強度分佈 i. 將兩屏幕放置一起使兩屏幕邊緣相距約 1cm，並將接收器放置於屏幕 後面 ii. 將發射器正對狹縫 iii. 以狹縫為中心，左右各 30cm 的範圍平行移動接收器 iv. 量測微波強度，記錄在表 II 並繪製接收器橫向位置變化量 x 與接收強 度 U 的關係圖 (4) 、微波強度分佈與狹縫寬度的關係 (i). 將接收器放置於屏幕狹縫的正後面並固定不動。 (ii) 將兩屏幕放置一起使兩屏幕邊緣相距約 0.5cm，其狹縫中央對準接收器。 改變兩屏幕間的狹縫大小，以 0.5、1、1.5……公分等改變。 (iii) 在表 III 記錄量測微波強度Ｕ與狹縫寬度 d ，並繪出Ｕ-d 關係圖 。 4. 原理討論： (1). 邊緣繞射實驗: 光入射在障礙物邊緣時可產生的繞射現象。若仔細觀察光在障礙物後面 所造成的陰影的邊緣時,此時就會發現光也有繞射的現象的形成, 此可由光的波動特性加以 解釋。此為本實驗中測量屏幕邊緣之微波強度分佈 的目的。因其理論太繁雜在此不予討論, 有興趣的同學可參考【Francis A. Jenkins and Harvey E. White (1976), Fundamentals of Optics, Fourth Edition, P388~396. 】。 強度與 x 的關係圖為 (2). 單狹縫繞射(single-slit diffraction): (i) 原理:依據惠更斯原理, 電磁波(光波)通過單狹縫時, 相當於狹縫上有排列甚多等間 隔之點波源, 故可在屏幕上產生干涉條紋。其干涉暗紋的位置, 可簡單分析如下: ： ë 光程差 a b c r d d  e f  x y b c a d e f 相 a b c 位 d f 圖