• Laboratorium z Fizyki CMF PŁ

• Dzień NIEDZIELA godzina 18:15 grupa 1A2

Wydział Elektrotechniki, Elektroniki, Informatyki i Automatyki

semestr 1 rok akademicki 2011/2012

ocena ____

Cele ćwiczenia:

• Zapoznanie się ze zjawiskiem optyki mikrofalowej

• Wyznaczenie charakterystyki fizycznej fal elektromagnetycznych

• Obserwacja wpływów zmian czynników otoczenia na zachowanie się mikrofal

• Wyciągnięcie wniosków wykonanego ćwiczenia

Równania Maxwella pozwalają nam udowodnić istnienie fal elektromagnetycznych. Zmienne pole elektromagnetyczne powstałe w jednorodnym i izotropowym ośrodku, z dala od źródeł wytwarzających inne pola elektromagnetyczne spełnia równania falowe. Pole to ulega rozprzestrzenianiu i podlega wszelkim zjawiskom falowym jak dyfrakcja czy interferencja. Wnioskując w takim przypadku pole elektromagnetyczne może istnieć w postaci fal. Prędkość fazowa fal elektromagnetycznych wyraża się wzorem:

Fale elektromagnetyczne są zgodnie z teorią Maxwella falami poprzecznymi tzn. wektory fal elektrycznej i magnetycznej są do siebie prostopadłe i leżą na jednej płaszczyźnie prostopadłej do wektora prędkości fazowej V.

Ćwiczenie składa się z dwóch części:

1. Część wstępna - badanie układu doświadczalnego

2. Część właściwa - badanie zjawiska polaryzacji mikrofal

Opis stanowiska pomiarowego:

Długość fali mikrofal generowanych z nadajnika zestawu laboratoryjnego wynosi 8 = 2,85cm, co odpowiada częstości 10,525GHz.

Część właściwa

Mikrofale są umownie wydzielonym przedziałem widma elektromagnetycznego o zakresie długości: 1mm-30cm (częstotliwość 1-300 GHz). Taki zakres umożliwia nam łatwą analizę zjawisk falowych, np. polaryzacji.

Niespolaryzowane mikrofale charakteryzują się całkowicie przypadkowym położeniem wektorów pola elektrycznego lub magnetycznego. Jeżeli istnieje dominujący kierunek wektora natężenia to wtedy mówimy o częściowej polaryzacji. Falą całkowicie spolaryzowaną jest fala, której wektor natężenia drga w ściśle określonym kierunku.

Promieniowanie mikrofalowe jest liniowo spolaryzowane wzdłuż osi diody emisyjnej.

Pomiar wpływu zmiany kąta odchylenia nadajnika na zmianę wartości wskazanej przez odbiornik

L.P	Kąt Odbiornika φ	Wskazanie Miernika І
1	0°	1
2	5°	1
3	10°	0,99
4	15°	0,98
5	20°	0,92
6	25°	0,87
7	30°	0,81
8	35°	0,71
9	40°	0,63
10	45°	0,53
11	50°	0,43
12	55°	0,32
13	60°	0,20
14	65°	0,10
15	70°	0,03
16	75°	0
17	80°	0
18	85°	0
19	90°	0
20	95°	0
21	100°	0
22	105°	0
23	110°	0,02
24	115°	0,09
25	120°	0,19

Wnioski:

• Wskazanie miernika jest proporcjonalne do wartości natężenia mikrofal. Zatem miernik może mierzyć natężenie fal.

Ustawienie polaryzatora	Wskazanie miernika I
0^o (poziome)	1
22,5^o	0,71
0,45^o	0,40
67,5^o	0,22
90^o	0,10

• Zmiana kąta nachylenia odbiornika względem nadajnika wpływa na wielkość natężenia fali padającej. Im bliżej prostopadłości Szczelin nadajnika i odbiornika, tym słabsze natężenie

• Badanie wpływu zmiany obrotu odbiornika na wartość odczytu

Wnioski:

• Odczyt miernika zmniejsza się wraz z kątem, pod jakim ustawiono polaryzator

• Szczeliny polaryzatora Ustawione pod pewnym kątem mają wpływ na natężenie mikrofal

Zależność pomiędzy ustawieniem płytki polaryzacyjnej a wartością natężenia mikrofal

Ustawienie polaryzatora	Wskazanie miernika I
Poziomo	0
Pionowo	0
45^o	0,15

Wnioski:

• Polaryzator ustawiony pionowo bądź poziomo, do ustawionych prostopadle względem siebie nadajnika i odbiornika nie wpływa na zmianę kierunku wektora natężenia fali elektromagnetycznej

• Ustawienie polaryzatora pod kątem umożliwia częściową polaryzacje fali i możliwy jest odczyt.

Rafał Podlasek

imię i nazwisko

nr indeksu 172162

Jacek Kowalski

imię i nazwisko

nr indeksu 172157

Jarosław Joachimiak

imię i nazwisko

nr indeksu 153126

Kod ćwiczenia	Tytuł ćwiczenia
W4A	POLARYZACJA MIKROFAL

Odbiornik

Nadajnik

Goniometr

Polaryzator

---