Laboratorium fizyki CMF PŁ

dzień _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ godzina _ _ _ _ _ _ _ _ _ grupa _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

wydział _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

semestr _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ rok akademicki _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

kod ćwiczenia tytuł ćwiczenia

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ocena _____

1. Wstęp
   
   

Fala elektromagnetyczna:

Jednym z wniosków wynikających z równań Maxwella jest istnienie fal elektromagnetycznych. Składowa elektryczna i magnetyczna fali indukują się wzajemnie - zmieniające się pole elektryczne wytwarza zmieniające się pole magnetyczne, a z kolei zmieniające się pole magnetyczne wytwarza zmienne pole elektryczne. 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. 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.

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.

Polaryzacja

W zależności od kierunku oscylacji zaburzenia rozróżnia się wiele typów polaryzacji. W przypadku fali elektromagnetycznej rozchodzą się oscylacje zarówno pola magnetycznego, jak i elektrycznego. Obecnie zwyczajowo przyjęto, że polaryzację fali elektromagnetycznej określa się dla jej składowej elektrycznej (składowa magnetyczna jest do niej prostopadła).

Opis stanowiska pomiarowego:

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

2. Część właściwa

3. :

Ilustracja prawa Malusa

Wyprowadzenie wzoru na natężenie:

Natężenie jest proporcjonalne do kwadratu amplitudy otrzymujemy :

- wyrażenie to nosi nazwę prawa Malusa

Tabela zależności zmiany wartości natężenia od zmiany kąta obrotu odbiornika:

Kąt odbiornika φ	Mnożnik odbiornika(czułość)	Wskazania odbiornika [mA]	Wartość zmierzona odbiornika [mA]	Wartość teoretyczna
0˚	30	0,40	12,0	12,0
10 ˚	10	1,00	10,0	11,6
20 ˚	10	0,88	8,8	10,6
30 ˚	10	0,74	7,4	9,0
40 ˚	10	0,54	5,4	7,0
50 ˚	10	0,30	3,0	4,9
60 ˚	10	0,14	1,4	3,0
70 ˚	10	0,004	0,4	1.4
80 ˚	1	0,10	0,1	0.4
90 ˚	1	0,00	0,0	0
100 ˚	1	0,00	0,0	0,4
110 ˚	1	0,40	0,4	1,4
120 ˚	3	0,42	1,2	3,0
130 ˚	3	0,74	2,2	4,9
140 ˚	10	0,52	5,2	7,0
150 ˚	10	0,72	7,2	9,0
160 ˚	10	0,92	9,2	10,6
170 ˚	30	0,34	10,2	11,6
180 ˚	30	0,36	10,8	12,0
190 ˚	30	0,36	10,8	11,6
200 ˚	10	1,00	10,0	10,6

Przykładowe obliczenia:

Dla 10°:

Wykres:

Tabela zależności zmiany wartości natężenia od zmiany kąta ustawienia płytki polaryzacyjnej:

Ustawienie polaryzatora	Wskazania miernika I[mA]	Mnożnik odbiornika(czułość)	Wartość zmierzona (realna) odbiornika [mA]	Wartość teoretyczna
22,5 ˚	0,6	10	6,0	8.5
45 ˚	0,52	3	1,56	5
67,5 ˚	0,6	1	0,6	1.46
90 ˚	0	1	0	0
0 ˚	1	10	10	10

Wykres:

Tabela zależności zmiany wartości natężenia od zmiany położenia płytki polaryzacyjnej gdy odbiornik przekręcony jest o kąt prosty w osi nadajnika:

Ustawienie Polaryzatora	Wskazania Miernika I[mA]	Mnożnik odbiornika(czułość)	Wartość zmierzona (realna) odbiornika [mA]
Poziomo	0,1	1	0,1
Pionowo	0,0	1	0,0
45 ˚	0,34	1	0,34

Wnioski:

Zmiana kąta obrotu odbiornika względem nadajnika wpływa na wartość natężenia fal, im bliżej prostopadłości szczelin tym natężenie jest słabsze. Wskazanie miernika jest proporcjonalne do wartości natężenia mikrofal, zatem miernik może mierzyć natężenie fal.
Mimo odchyleń od wykresu funkcji
, zależność z uzyskanych pomiarów jest widoczna na wykresie.

Polaryzator ustawiony pionowo lub poziomo do ustawionych prostopadle względem siebie nadajnika i odbiornika nie wpływa na wartość natężenia fali elektromagnetycznej, uzyskany wynik mógł być spowodowany błędem odczytu.

1

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

imię i nazwisko

nr indeksu _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

imię i nazwisko

nr indeksu _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

imię i nazwisko

nr indeksu _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

---