POLITECHNIKA WROC£AWSKA INSTYTUT FIZYKI |
Sprawozdanie z æwiczenia nr 59
|
|
Piotr Leszczyñski |
Temat:Badanie propagacji fali elektromagnetycznyj w zakresie mikrofal. |
|
Wydzia³ Elektroniki Rok I |
Data:94.04.06 |
Ocena: |
1. Wstêp.
Doœwiadczenie to polega³o na badaniu zjawisk falowych (interferencja, dyfrakcja, odbicia itp.) w zakresie mikrofalowym. W sk³ad uk³adu doswiadczalnego wchodzi³y: nadajnik emituj¹cy falê elektromagnetyczn¹ przy pomocy klistronu refleksowego, odbiornik wyposarzony w diodê detekcyjn¹, detektor punktowy bed¹cy ostrzow¹ diod¹ pó³przewodnikow¹, stolik pomiarowy wyposarzony w k¹tomierz oraz podzia³kê milimetrow¹, zasilacz i woltomierz.
2. Pomiar charakterystyki kierunkowej anteny.
Doswiadczenie mia³o na celu wyznaczenie zmiany mocy fali z zale¿noœci od odczylenia od lini prostej (rysunek:N-nadajnik, O-odbiornik, -k¹t odchylenia).
2.1. Tabela pomiarów.
[] |
f() [V]-napiêcie odpowiadaj¹ce mocy fali |
0 |
0.0230 |
2.5 |
0.0223 |
5 |
0.0206 |
7.5 |
0.0190 |
10 |
0.0172 |
12.5 |
0.0150 |
15 |
0.0129 |
17.5 |
0.0111 |
20 |
0.0087 |
22.5 |
0.0069 |
25 |
0.0050 |
27.5 |
0.0038 |
30 |
0.0029 |
32.5 |
0.0022 |
35 |
0.0015 |
37.5 |
0.0010 |
40 |
0.0007 |
Uwaga:w tabeli nie podano niedok³adnoœci przy¿¹du poniewa¿ zak³ócenia panuj¹ce w sali labolatoryjnej (odbicia, interferencje itp.) wprowadza³y trudny do wyznaczenia b³¹d, wiêkszy od niedok³adnoœci przy¿¹du.
2.2. Wykres zale¿noœci mocy fali od odchylenia od linii prostej.
3. Pomiar wspó³czynnika transmisji fali.
Doœwiadczenie mia³o na celu wyznaczenie wspó³czynnika transmisji fali przes³ony z dielektryku oraz przes³ony z przewodnika ze wzoru: 
, (rysunek:N-nadajnik, O-odbiornik).
3.1. Tabela wyników.
|
pomiar bez przes³ony |
pomiar z przes³on¹ z dielektryka |
pomiar z przes³on¹ z przewodnika |
U[V] |
0.0230 |
0.0128 |
0 |
3.2. Obliczenia wspó³czynnika transmisji
-dla dielektryka: 
-dla przewodnika: 
4. Wyznaczanie wspó³czynnika za³amania pryzmatu.
Doœwiadczenie mia³o na celu wyznaczenie wspó³czynnika za³amania pryzmatu ze wzoru:
, gdzie -k¹t odchylenia, a -k¹t ³ami¹cy pryzmatu wyznaczony z obrysu pryzmatu. W doœwiadczeniu =191.
4.1. Tabela pomiarów i wyników.
Lp. |
[] |
|
1 |
10.5 |
-0.45 |
2 |
9 |
1.05 |
3 |
10 |
0.05 |
4 |
10.5 |
-0.45 |
5 |
10 |
0.05 |
6 |
10.5 |
-0.45 |
7 |
10 |
0.05 |
8 |
10 |
0.05 |
9 |
10 |
0.05 |
10 |
10 |
0.05 |
Wartoœci œrednie |
10.05 |
0.14 |
Wynik |
=101 |
|
Uwaga:za b³¹d pomiaru przyjêto niedok³adnoœæ przurz¹du(1).
4.2. Obliczenia wspó³czynnika za³amania.
4.3. Obliczenia b³êdu wspó³czynnika za³amania.
4.4. Wynik: n=1.50.24
4.5. Pomiary dokonane za pomoc¹ detektora punktowego.
-bez pryzmatu: U=0.0016
-wierzcho³ek pryzmatu zwrócony w kierunku nadajnika: U=0.0003
-wierzcho³ek pryzmatu zwrucony w kierunku detektora: U=0.0011
W wypadku gdy wierzcho³ek pryzmatu zwrócony jest w kierunku detektora fala pada na niego pod ma³ym k¹tem i tylko niewielka jej czêœæ ulega odbiciu. Natomiast gdy wierzcho³ek zwrócony jest w kierunku nadajnika fala pada pod du¿ym k¹tem i w wiêkszej czêœci jest odbijana. Oprócz tego w obu wypadkach zachodzi zjawisko t³umienia fali.
5. Wyznaczanie rozk³adu promieniowania za przes³on¹ z dwiema szczelinami.
Celem doœwiadczenia by³ pomiar d³ugoœci emitowanej fali ze wzoru: 
, gdzie M-rz¹d widma interferencyjnego, d-odleg³oœæ miêdzy szczelinami (70mm), M-k¹t wystêpowania M-tego pr¹¿ka interferencyjnego. W doœwiadczeniu pierwszy pr¹¿ek interferencyjny wystêpowa³ nie dla k¹ta równego 0 (jak wynika³oby to z rozwa¿añ teoretycznych), lecz dla k¹ta 0. Powodowaæ to mog³o nieprostopad³e ustawienie szczeliny lub niedoskona³oœæ samego nadajnika. Poprawke tê uwzglêdniono w poni¿szych obliczeniach.
5.1. Tabela pomiarów i wyników.
Lp |
0 [] |
0 |
1 [] |
1 |
M []= =1-0 |
M= 0+1 |
1 |
2 |
0.1 |
35 |
-3.3 |
|
|
2 |
2.5 |
-0.4 |
30 |
1.7 |
|
|
3 |
1.5 |
0.6 |
30 |
1.7 |
|
|
4 |
2.5 |
-0.4 |
31 |
0.7 |
|
|
5 |
2 |
0.1 |
32 |
-0.3 |
|
|
6 |
2 |
0.1 |
32 |
-0.3 |
|
|
Wartoœci œrednie |
2.1 |
0.16 |
31.7 |
0.8 |
29.6 |
0.96 |
Wynik |
0=21 |
|
1=321 |
|
M=302 |
|
Uwaga:za b³¹d pomiaru przyjêto niedok³adnoœæ przyz¹du(1)
5.2. Obliczenia d³ugoœci fali
5.3. Obliczenia b³êdu d³ugoœci fali
5.4. Wynik:=351.4mm
6. Wyznaczanie d³ugoœci fali z rozk³adu fali sto³¹cej.
Celem doœwiadczenia by³o wyznaczenie d³ugoœci fali emitowanej korzystaj¹c ze wzoru: 
, gdzie rM-odleg³oœæ M-tej strza³ki.
6.1. Tabela pomiarów i wyników.
Lp |
r1 [mm] |
r1 |
r2 [mm] |
r2 |
1 |
137 |
0.7 |
154 |
0.7 |
2 |
138 |
-0.3 |
156 |
-1.3 |
3 |
138 |
-0.3 |
154 |
0.7 |
4 |
138 |
-0.3 |
155 |
-0.3 |
5 |
137 |
0.7 |
155 |
-0.3 |
6 |
138 |
-0.3 |
154 |
0.7 |
Wartoœci œrednie |
137.7 |
0.22 |
154.7 |
0.34 |
Wynik |
r1=1381mm |
|
r2=1551mm |
|
Uwaga:za b³¹d pomiaru przyjêto niedok³adnoœæ przy¿¹du(1mm).
6.2. Obliczenia d³ugoœci fali.
6.3. Obliczenia b³êdu d³ugoœci fali.
6.4. Wynik:=344mm
7. Dyskusja b³êdów.
W najwiêkszej mierze b³edy w wykonanych pomiarach wynika³y z za³yceñ panuj¹cych w sali labolatoryjnej. Zak³ucenia te mog³y braæ siê z odbiæ fal od przedmiotów znajduj¹cych siê w sali, z interferenci fal itp. W niektótych pomiarach b³êdy te by³y niemo¿liwe do oszacowania z powodu zbyt du¿ej ileœci pomiarów jakie nale¿a³oby wykonaæ.