Слов'янський державний педагогічний університет

кафедра фізики

лабораторія методики навчання фізики

Лабораторна робота

ВЛАСТИВОСТІ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ХВИЛЬ ВИСОКОЇ ЧАСТОТИ

Слов'янськ 2011

МЕТА: Вивчити будову та принцип дії генератора УВЧ, генератора сантиметрових хвиль; ознайомитися з методикою проведення експерименту.

ЛИТЕРАТУРА

1. Підручник "Фізика 11кл.";

2. Програма з фізики для ЗОШ 7-11 кл;

3. Л.И.Анциферов. "Практикум по методике и технике школьного физи­ческого эксперимента", М,1984г;

4. Н.М.Шахмаев. "Демонстрационные опыты по разделу "Колебания и волны"", М.1974г.

5. В.А.Буров. "Демонстрационный эксперимент по физике", М.1972г.

6. Е.В.Коршак. "Методика i техніка шкільного фізичного експерименту", К.1981г.

7. А.А.Марголис "Практикум по школьному физическому эксперименту", М.1977г.

Завдання 1

Повторіть по підручнику розділ "Електромагнітні коливання і хвилі". Вивчить поняття: вільні та вимушені коливання, коливальний контур, період вільних електромагнітних коливань, принципи виникнення незатухаючих електромагнітних коливань в автоколивальних системах, генератор.

Завдання 2

Ознайомитися з методикою і технікою демонстрування основних властивостей електромагнітних хвиль.

1. Ознайомтеся з генератором сантиметрових хвиль.

2. Продемонструйте передачу, прийом, екранування та пропускання електромагнітних хвиль.

3. Покажіть відбиття електромагнітних хвиль.

4. Покажіть явище заломлення електромагнітних хвиль у тригранній призмі.

5. Покажіть дію збиральної лінзи.

6. Продемонструйте явище інтерференції електромагнітних хвиль.

7. Продемонструйте явище дифракції електромагнітних хвиль.

8. Продемонструйте явище поляризації електромагнітних хвиль.

9. Отримайте затухаючі електричні коливання.

Завдання 3

1. Ознайомтеся з генератором ультрависоких частот, (5-стор. 282-284; 6-стор. 216-218; 7-стор. 268-271 )

2. Продемонструйте поверхневий ефект для струму високої час­тоти. (Л5-стор.284-286;)

3. Покажіть випромінювання і прийом електромагнітних хвиль. (Л5-cтоp.289-291; Л4-стоp.81;7-стор.272-273; Л3-стор.183) /ознайомитися/

4. Продемонструйте відкритий коливальний контур і його властивості. (Л5-стоp.287-289; Л4-стор. 97;) /ознайомитися/

5. Покажіть резонанс коливальних контурів. ( Л5-cтор.286-287)

6. Продемонструйте радіокерування. (Л5-стор.291-292; Л4-стор.121; Л7-стор.275 )

Завдання 2

Загальний опис приладів

Для демонстрування властивостей електромагнітних хвиль Головучтехпром випускає навчальний комплект з генератором сантиметрових хвиль конструкції Н. М. Шахмаєва. У комплект (рис. 33.1) входять такі прилади і пристосування: генератор надвисокої частоти (НВЧ) з мультивібратором 1, приймач з рупорною антеною 2, приймач з дипольною антеною 3, призми з діелектрика 4, дві поляризаційні решітки 5, лінза з діелектрика 6, металеві пластинки 7 (4 шт.), пластинка з діелектрика 8, диск металевий 9, тримачі для пластин 10.

Зовнішній вигляд генератора (з рупорною антеною) показано на рис. 33.2, а його принципіальну схему на рис. 33.3. Прилад складається з генератора НВЧ, складного на клістроні К-19, і мультивібратора на подвійному тріоді 6Н7С. У резонаторі клістрона збуджуються коливання з частотою 10 000 МГц (довжина хвилі 3 см). Модуляція високочастотних коливань здійснюється мультивібратором. Частоту модуляції в межах 500 – 600 Гц можна змінювати змінним резистором R5. Живиться прилад від випрямляча ВУП-1 або ВУП-2.

Передача, прийом, екранування та пропускання електромагнітних хвиль.

Складіть установку за рис. 267. Рупорні антени розміщують одна навпроти одної на відстані 1 —1,5 м. Увімкнувши живлення, чекають, поки зазвучить гучно­мовець. Обертаючи антену передавача навколо верти­кальної осі, спостерігають спочатку послаблення, а потім і повне зникнення прийому. Повторюють дослід з анте­ною приймача. Роблять висновок про напрямлену дію рупорної антени.

Потім приводять генератор та прийомник в первинне положення та поміщають між прийомником та генератором металевий диск. При цьому спостерігають послаблення прийому та його повну зупинку.

Повторюють дослід з екраном з ізолюючого матеріалу (картон, фанера, пластмаса) і переконуються, що вони не призводять надто сильної екрануючої дії.

Відбивання електромагнітних хвиль.

Гене­ратор і приймач повертають так, як показано на рис. 33.6, при цьому прийом припиняється. У лапці штатива закріплюють алюмінієву пластинку в такому положенні при якому забезпечується голосний прийом. Роблять відповідні висновки.

Повторюють дослід, замінивши алюмінієву пластинку на пластинку з ізолюючого матеріалу (картон).

Сформулюйте висновки з цих дослідів. Поясніть механізм відбиття електромагнітних хвиль.

Явище заломлення електромагнітних хвиль у тригранній призмі.

В установці з попереднього досліду відбиваючу пластинку замінюють тригранною призмою (рис. 33.7). При цьому спостерігають відновлення прийому, що дає змогу зробити висновок про заломлення електромагнітних хвиль.

Дія збиральної лінзи.

Перед генератором на відстані 80—120 см розміщують приймач . Вмикають живлення і спостерігають, дуже слабкий прийом. У простір між генератором і приймачем вносять збиральну лінзу (рис. 33.8). Переміщуючи лінзу по столу, знаходять таке положення її, при якому гучність стає максимальною. Роблять висновки.

Явище інтерференції електромагнітних хвиль.

Генератор і приймач розміщують один навпроти одного під невеликим кутом (рис. 33.9). Потім знизу підносять металеву пластинку, орієнтовану в горизонтальному напрямі. Поступово піднімаючи пластинку, виявляють почергове послаблення і підсилення прийому.

Явище дифракції електромагнітних хвиль.

Складіть установку як показано на рис. 270, розмістивши антени на відстані 1 м одна від одної. У простір між антенами вносять алюмінієвий екран. Прийом припиняється. Напрямивши приймальну антену на край екрана, виявляють електромагнітні хвилі. Роблять висновок про дифракцію електромагнітних хвиль.

У простір між антенами вносять другий екран так, щоб між ними утворилася щілина завширшки 4-5 см. Пересуваючи за щілиною приймальну антену по дузі кола, центр якого міститься на середині щілини, виявляють центральний і бічний максимуми.