Министерство образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Наименование факультета – ЕНМ

Наименование выпускающей кафедры – Общая физика

Наименование учебной дисциплины - Физика

Лабораторная работа № 2-26.

«Изучение основных свойств волновых явлений».

Исполнитель:

Студентка, группы 13а61(_______) Королева Я.Ю.

подпись

(_______)

дата

Руководитель, профессор (_______) Крючков Ю.Ю.

Должность, ученая степень, звание подпись

(_______)

дата

Томск –2008

Цель работы: изучение основных явлений, наблюдаемых при распространении электромагнитных волн сверхвысоких час­тот (микроволн): интерференции, дифракции, поляризации.

Приборы и принадлежности: генератор электромагнит­ных микроволн Г4-83, рупорная излучательная антенна, металли­ческие экраны (сплошной, с одной щелью, с двумя щелями), ди­электрический экран, металлическая решетка, рупорный детек­тор, микроамперметр, оптическая скамья, гониометр с ценой де­ления .

Упражнение 1. Определение диаграммы направленности излучателя Методика и техника измерений

1. Включите генератор и дайте ему прогреться в течение 5 мин.

2. Установите приемник электромагнитных волн на дальнем конце подвижной скамьи. Все принадлежности с платформы го­ниометра необходимо убрать. Поверните рупорные антенны из­лучателя и приемника таким образом, чтобы их широкая часть размещалась вертикально, а узкая - горизонтально. Нажмите кла­вишу НГ или ЧМ. Отрегулируйте положение приемного рупора таким образом, чтобы микроамперметр показывал максимальное значение тока.

3. Установите в отверстие в центре гониометра решетку с ме­таллическими прутьями. Расположите металлические прутья так, чтобы они установились горизонтально направлению широкой части излучательного и приемного рупоров.

4. Определите направление вектора напряженности электриче­ского поля электромагнитной волны излучателя с помощью ре­шетки с металлическими прутьями. (Решетка должна быть уста­новлена в такое положение, чтобы пропускать максимум падаю­щего на нее от излучателя излучения).

5. Измерьте зависимость амплитуды принимаемого прием­ником сигнала (показания микроамперметра) от угла поворота приемника относительно его начального положения в пределах от до , поворачивая подвижную скамью с приемником вокруг неподвижной оси через . Запишите все задаваемые зна­чения углов и соответствующие им значения показаний микро-амперметра.

6. Отожмите клавишу НГ или ЧМ.

7. Постройте по полученным данным диаграмму направленно­сти излучателя в полярных координатах . Сделайте выводы.

Таблица 1.

Результаты измерений зависимости амплитуды в пределах от до .

Угол поворота	5	10	15	20	25	30	35	40	45	90
Амплитуда	46,5	39	23	12,5	3,5	1	0,5	0,5	0,5	0

Таблица 2.

Результаты измерений зависимости амплитуды в пределах от до .

Угол поворота	5	10	15	20	25	30	35	40	45	90
Амплитуда	40	24,5	10,5	1,5	1	1	1	0,5	0,5	0

Рис.1. График зависимости .

Вывод: определили направление вектора напряженности электриче­ского поля электромагнитной волны излучателя с помощью ре­шетки с металлическими прутьями, и выявили, что при отведении гониометра на положительный градус, амплитуда увеличивается, нежели в обратную сторону, как показано на рисунке рис. 1.

Упражнение 2. Изучение отражения электромагнитной волны от поверхности металла и наблюдение стоячей волны

При сложении когерентных волн возникает явление интер­ференции, заключающееся в том, что колебания в одних точках усиливают, а в других точках ослабляют друг друга.

Очень важный случай интерференции наблюдают при на­ложении двух встречных плоских волн с одинаковой амплитудой. Возникающий в результате этого наложения колебательный про­цесс называется стоячей волной.

Уравнение стоячей волны

. (1)

Из уравнения стоячей волны вытекает, что в каждой точке этой волны происходят колебания той же частоты с амплиту­дой , зависящей от координаты рассматриваемой точки.

В точках среды, где

, (2)

амплитуда достигает максимального значения, равного . В точках среды, где

, (3)

амплитуда колебаний обращается в нуль.

Точки, в которых амплитуда колебаний максимальна, на­зываются пучностями стоячей волны, а точки, в которых ам­плитуда колебаний обращается в нуль, называются узлами стоя­чей волны. Точки среды, находящиеся в узлах, колебания не со­вершают.

Из формул (2) и (3) следует, что расстояния между двумя соседними пучностями и двумя соседними узлами одинаковы и равны .