Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze zjawiskiem dyfrakcji promieniowania mikrofalowego na podwójnej szczelinie.

Metoda pomiaru:

Gdy fala elektromagnetyczna przechodzi przez podwójną szczelinę ulega dyfrakcji, w wyniku której dwie pozostałe za przeszkodą fale interferują ze sobą. W przestrzeni znajdują się punkty, których nałożone fale tworzą maksima oraz punkty, w których tworzą się minima interferencyjne. Natężenie promieniowania za przeszkodą zmienia się w zależności od kąta detekcji θ. Dla układu dwóch szczelin w odległości d, maksima występują dla kątów, dla których:

d sinθ = λ

n

A minima dla kątów gdzie:

λ

sinθ

n

d

=

.

2

d – odległość środków szczelin,

n – liczba całkowita n = 1,2,3,…….

θ – kąt detekcji,

λ - długość padającej fali.

Układ pomiarowy składa się z 1. Dioda Gunna jako nadajnik mikrofalowy 2. Dioda Schottkego jako odbiornik mikrofalowy (częstotliwość 10,525 GHz) 3. Goniometr

4. Układ dwóch wsporników magnetycznych 5. Dwa reflektory metalowe

6. Wąska płytka szczelinowa.

Opracowanie wyników pomiarów: Tabela nr 1. Wyniki pomiaru natężenia przy przemieszczaniu odbiornika w prawą stronę.

Kąt detekcji [ ]

Natężenie [mA]

0

0,4

2

0,14

4

0,002

6

0

8

0

10

0,002

12

0,008

14

0,016

16

0,02

18

0,018

20

0,008

22

0,002

24

0

26

0

28

0,004

30

0,012

32

0,018

34

0,012

36

0,004

38

0

40

0

42

0

44

0

46

0

Tabela nr 2. Wyniki pomiaru natężenia przy przemieszczaniu odbiornika w lewą stronę.

Kąt detekcji [ ]

Natężenie [mA]

0

0,4

2

0,3

4

0,024

6

0

8

0

10

0

12

0,004

14

0,01

16

0,02

18

0,04

20

0,024

22

0,004

24

0

26

0

28

0,008

30

0,018

32

0,018

34

0,003

36

0,032

38

0,01

40

0

42

0

44

0

46

0

48

0

Wykres zależności natężenia promieniowania od kąta detekcji.

0,45

0,4

0,35

0,3

0,25

0,2

I [mA] 0,15

0,1

0,05

0

-0,050 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 4

kąty [ ]

Wykres zależności natężenia promieniowania od kata detekcji

0,35

0,3

0,25

0,2

0,15

I [mA]

0,1

0,05

0

2 6 10 14 18 2 26 30 34 38 42 46

-0,05

kąty [ ]

Wartości maksimów odczytanych z wykresów.

 Przy przesuwaniu odbiornika w prawo Dla n = 1

< = 16 ۫

I = 0,02 mA

Dla n = 2

< = 32 ۫

I = 0,018 mA

 Przy przesuwaniu odbiornika w lewo Dla n = 1

< = 18 ۫

I = 0,04 mA

Dla n = 2

< = 36 ۫

I = 0,032 mA

Wartości minimów odczytanych z wykresów.

 Przy przesuwaniu odbiornika w prawo Dla n = 1

< = 7 ۫

I = 0 mA

Dla n = 3

< = 25 ۫

I = 0 mA

Dla n = 5

< = 39 ۫

I = 0 mA

 Przy przesuwaniu odbiornika w lewo Dla n = 1

< = 8 ۫

I = 0 mA

Dla n = 3

< = 25 ۫

I = 0 mA

Dla n = 5

< = 42 ۫

I = 0 mA

Obliczamy teoretyczną długość fali promieniowania mikrofalowego.

c

λ =

,

f

gdzie:

c – prędkość światła, f – częstotliwość odbiornika.

m

299792458 s

λ =

= ,

0 028484 m

0

1052500000 Hz

Wyznaczamy teoretyczne wartości kątów korzystając z wzorów:

 Maksima

d sinθ = λ

n

 Minima

λ

sinθ

n

d

= 2

Maksima dla:

 n =1

sinθ = 0,28484

θ = 16 32 57

 n = 2

sinθ = 0,56968

θ = 34 43 40

Minima dla:

 n = 1

sinθ = 0,14242

θ = 8 11 16

 n = 3

sinθ = 0,42726

θ = 25 17 38

 n = 5

sinθ = 0,7121

θ = 45 24 22

Wnioski:

Jak widać wartości kątów detekcji odczytane z wykresów uzyskanych w wyniku pomiarów są zbliżone do wartości kątów uzyskanych drogą teoretyczną, co może świadczyć o dokładności pomiarów. Różnice między wartościami odczytanymi a obliczonymi mogą wynikać z tego, że wskazówka miernika zmieniała swoje miejsce i trudno było odczytać jednoznacznie wskazywaną wartość. Na pomiary wpływały również ruchy jakie wykonywałyśmy podczas pomiarów, gdyż miernik wychwytywał każdą zmianę w przepływie mikrofal od nadajnika do odbiornika.