fizika / 3 / 48

лен плоскости поляризации передатчика ПП. Обозна-

чим черезr EП модульrвектора EП , а интенсивность этого света через IП . Разложим EП rна вектор EА , параллельный плоскости поляризации приёмника АА, и вектор E , перпендикулярный к ней. Составляющая E будет задержана волноводом приёмника, а составляющая EА пройдёт через него. Из рис. 4 вид-

Возведем выражение (22) в квадрат и учтём, что интенсивность волны пропорциональна квадрату её амплитуды (13). В результате получим

Полученное выражение называется законом Малюса. Первоначально он был открыт для видимого света, который тоже является электромагнитной волной.

Практическая часть

Для проведения опытов используется передатчик сверхвысоких частот (СВЧ) с максимальной мощностью 10 мВт и длиной волны около 3 см. Передатчик подсоединён к источнику питания ИП-1, приёмник подсоединён к измерителю выхода ИВ-1. Рупорная антенна передатчика излучает направленную поляризованную электромагнитную волну (почти полностью плоскую и гармоническую).

Передатчик следует включать только на время проведения измерений и потом сразу выключать.

Используется два типа приемных антенн. В опыте со стоячими волнами используется малогабаритная дипольная антенна, а в опыте изучения поляризации волн — рупорная антенна. Для постановки опытов по поляризации антенны передатчика и приёмника радиоволн закреплены в подшипниках скольжения так, что они могут вращаться вокруг своих продольных осей как поляризатор и анализатор в соответствующих опытах по оптике.

11

Опыт 1. Стоячая электромагнитная волна. Измерение длины волны.

1.Для проведения опыта соберите установку согласно рис. 5. Включите приемник и передатчик в сеть. Электромагнитная волна отражается от металлического зеркала (экрана).

2.Сместите зеркало в положение, при котором сигнал на выходе измерителя достигает максимального значения. Ручку “усиление” приёмника установите в такое положение, при котором стрелка находится вблизи максимального значения.

3.Вращая барабан, убедитесь, что максимальный и минимальный сигналы периодически чередуются. Это свидетельствует о существовании в пространстве между антенной передатчика и зеркалом стоячих электромагнитных волн, образующихся в результате сложения прямой и отраженной волн.

4.Измерьте по барабану расстояние между несколькими последовательны-

ми максимумами (пучностями) или минимумами (узлами) xi . Найдите среднеарифметическое значение x .

5.Используя формулу (22) рассчитайте длину волны λ.

Рис. 5. Сборка установки. 1 - зеркало большое; 2 - подставка для зеркала большого; 3 - скамья; 4 - измеритель выхода ИВ-1; 5 -дипольная антенна; 6 - передатчик; 7 - источник питания ИП-1.

12

Опыт 2. Поляризация электромагнитных волн. Закон Малюса.

1.Для проведения опыта соберите установку согласно рис. 6. В этом опыте к приемнику должна быть подключена рупорная антенна. Включите приемник и передатчик в сеть.

2.Передатчик и приёмник установите напротив друг друга на одной прямой так, чтобы их продольные оси совпадали. Рупорные антенны разверните относительно продольной оси так, чтобы нулевые деления шкал совпадали с указателями. Ручку “усиление” приёмника установите в такое положение, при котором стрелка находится вблизи максимального значения.

3.Вращая приёмную антенну вокруг её продольной оси на угол от 0° до 180°, убедитесь в изменении интенсивности принимаемой волны.

4.Снимите зависимость интенсивности принимаемой волны в зависимости от угла поворота приемника. Угол поворота изменяйте 0° до 180° , измерения производите через 15°.

5.Занесите результаты измерений в таблицу 2.

6.Постройте график зависимости интенсивности волны от квадрата косинуса угла. В этих осях закон Малюса дает прямую, проходящую через начало координат.

Рис. 6. Сборка установки. 1 - приемник с рупорной антенной; 2 - измеритель выхода ИВ-1; 3 - источник питания ИП-1,4- передатчик с рупорной антенной.

13

Таблица 2. Результаты измерений

Контрольные вопросы и задания

1.Дайте определение волны, приведите примеры.

2.Что называется волновым фронтом, волновой поверхностью?

3.Что такое длина волны и чему она равна?

4.Перечислите типы волн.

5.Получите уравнение плоской гармонической волны

6.Получите дифференциальное уравнение волны.

7.Запишите дифференциальное уравнение волны в общем виде.

8.Что называется электромагнитной волной, и какие её основные свойства?

9.Расскажите о шкале электромагнитных волн.

10.Что характеризует и чему равен вектор Умова-Пойтинга?

11.Получите уравнение стоячей волны.

12.Что называется узлом и пучностью?

13.Чему равно расстояние между двумя соседними узлами?

14.Дайте определение поляризации волны и выведите закон Малюса.

14