微波偏振实验报告

偏振实验

1. 实验原理

平面电磁波是横波，它的电场强度矢量e和波长的传播方向垂直。如果e在垂直于传播方向的平面内沿着一条固定的直线变化，这样的横电磁波称为线极化波，在光学中也称偏振波。电磁场沿某一方向的能量有sin2 φ的关系，这就是光学中的马吕斯定律：i=i0cos2 φ，式中i0为初始偏振光的强度，i为偏振光的强度，φ是i与i0之间的夹角。

2. 实验步骤

系统构建图

由于喇叭天线传输的是由矩形波导发出的te10波，电场的方向为与喇叭口天线相垂直的系列直线，中间最强。dh926b型微波分光仪的两喇叭天线口面互相平行，并与

地面垂直，其轴与偏振实验线在一条直线上。由于接收喇叭口天线是和一段旋转短波导

连在一起的，在旋转波导的轴承环的90度范围内，每隔5度有一刻度，所以接收喇叭天线的转角可从此处读到。

在主菜单页面点击“偏振实验”，单击“ok” 进入“输入采集参数”界面。

本实验默认选取通道3作为光栅通道插座和数据采集仪的数据接口。采集点数可根据提示选取。

顺时针或逆时针（但只能沿一个方向）匀速转动微波分光仪的接收喇叭，就可以得到转角与接收指示的一组数据。

终止采集过程后，按下“计算结果”按钮，系统软件将本实验根据实际采集过程处理得到的理论和实际参数。 注意事项：

①为避免小平台的影响，最好将其取下。

②实验用到了接收喇叭天线上的光栅通道（光传感头），应将该通道与数据采集仪通道3用电缆线连接。 ③转动接收喇叭天线时应注意不能使活动臂转动。

④由于轴承环处的螺丝是松的，读取电压值时应注意，接收喇叭天线可能会不自觉偏离原来角度。最好每隔一定读数读取电压值时，将螺丝重新拧紧。

⑤接收喇叭天线后的圆盘有缺口，实验过程中应注意别将该缺口转动经过光栅通道，否则在该处软件将读取不到数据。

3. 实验结果

从?90°到90°匀速转动微波分光仪的接收喇叭，采集到数据曲线如下：

可以看出，几乎就是三角函数的形式，在0°的时候微波强度达到最大，在两侧减为0，现取45°时的光强为1.5，是最大光强的，按理论计算应当是cos2 45°=，误差仍然7231还是存在。

4. 结果分析与讨论

电磁波偏振特性的应用，简述其应用背景：

偏振可以用于照相机的镜头滤光，在一些环境下去除反射光部分，从而使得图像更为清晰，此外还用于形成3d效果，制成3d眼镜，左右眼两片镜片的偏振方向相互垂直，形成立体效果。

与理论曲线进行比较分析：

理论曲线满足i=i0cos2 φ关系式，其导数为dφ=?i0sin2φ,故随着角度从?90°变到90°，微波强度应当变化的速率是先由慢变快、变慢再变快、最后又变慢的过程，实际曲线这点上还是拟合的，只是两侧接近?90°和90°的数据有些偏小了点儿，可能是实际中因为环境因素在两偏振角度比较大时衰减地更厉害了。

di

篇二：实验5 微波光学综合实验报告

实验5 微波光学综合实验数据处理

1、反射实验数据处理：

实验结论：把误差考虑在内，可以认为:反射角等于入射角。 3.微波干涉数据处理： a=35mm; b=58mm

由公式求得的理论值：第一级加强点?=21.0°第一级减弱点不在所测得范围内。由实验数据求得的值：第一级加强点?值在20°~22°之间，与理论值近似相等

4、微波的偏振数据处理：

实验结论：把误差考虑在内，可以认为得到的实验数据基本和理论值相等。 5、微波的迈克尔逊干涉

实验数据：读数为极小值时的刻度（mm）：4.170；19.762；35.170；53.736；69.337

读数为极大值时的刻度（mm）：11.596；27.929；42.821；

61.353

数据处理：由读数极小值测得的波长：?=（69.337-4.170）

?2/4=32.58nm 由读数极大值测得的波长：?=(61.353-11.596)

?2/3=33.17nm 求均值：?=32.88nm 理论值; ?=33.3nm

?理??实 ?理 相对误差：???100%=1.26%

6、微波的布拉格衍射数据处理：

根据实验数据测得的衍射角曲线：如图

下图为理论测得的衍射角曲线：如图

实验结果：

经对比可知:实验所测得的衍射角曲线和理论测得的衍射角曲线可以近似看作相等（把误差考虑在内），实验测得100面 第一级加强点的衍射角为θ=68.1°

第二级加强点的衍射角为θ=37.8°

测得110面 第一级加强点的衍射角为θ=56.4°

篇三：微波光学实验报告处理要求参考

微波光学实验报告处理要求参考

（以下一共是12个实验项目的处理参考要求，具体对于个人请结合自己所做的实验项目进行处理分析，如果实验报告纸张不够，请自行加页，希望实验报告在本月底之前交由学习委员统一上交）

实验一 系统初步实验

从测量的数据来看，电磁波辐射的信号随传播距离、空间方位如何变化？

实验二 反射 根据测量结果，计算填写实验时的表格，另外总结这个实验结果验证了什么规律？

实验三 驻波—测量波长

根据测量结果，计

算填写实验时的表格，其中波长的实际值计算可根据该实验所用微波频率为10.545ghz，波速为真空中光速来计算。

实验四 棱镜的折射

根据测量的入射角和折射角数据，计算出所使用材料的聚乙烯板的折射率。

实验五 偏振

根据实验测量数据，看能否发现接收器接收信号强度与偏振板角度和接收器转角之间的关系，找出偏振板改变微波偏振的规律。（能配用作图法分析最好）

实验六 双缝干涉 处理要求1、根据计算出微波波长，其中d为两狭缝之间的距离， 为探测角，为入射波的波长，n为接收器转过角度时检流计出现的极大值次数（整数）。

处理要求2、根据测量数据表格绘制电流随转角变化的曲线

图，结合图分析实验结果。

实验七 劳埃德镜 根据测量数据，计算出微波波长。

实验八 法布里—贝罗干涉仪

根据测量数据，计算出微波波长。

实验九 迈克尔逊干涉仪

根据测量数据，计算出微波波长。

实验十 纤维光学 根据实验测量数据，分析微波在纤维中传播特性。

实验十一 布儒斯特角

从测量的过程来看，说明微波的偏振特性。

实验十二 布喇格衍射

作接收信号强度对掠射角的函数曲线。计算晶面间距，并比较测出的晶面间距与实际测量间距之间的比较。

篇四：微波分光实验报告

微 波 分 光 实 验

小组成员：陈瑶

20121004159 肖望 20121003780 薛帅 20121004279 蔡阳 20121004087

微波光学实验

一， 实验原理 1. 反射实验

电磁波在传播过程中如果遇到反射板,必定要发生反射.本实验室以一块金属板作为反射板,来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上时所遵循的反射规律。

2. 单缝衍射实验 如图,在狭缝后面出现的颜射波强度并不均匀,中央最强,同时也最宽,在中央的两侧颜射波强度迅速减小,直至出现颜射波强度的最小值,即一级极小值,此时衍射角为φ=arcsin(λ/a).然后随着衍射角的增大衍射波强度也逐渐增大,直至出现一级衍射极大值,此时衍射角为φ=arcsin(3/2*λ/a),随着衍射角度的不断增大会出现第二级衍射极小值,第二级衍射极大值,以此类推。 3.双缝干涉

平面微波垂直投射到双缝的铝板上时，由惠更斯原理可知会发生干涉现象。当

dsinθ=(k+1/2)λ（k=0,±1,±2……） 时为干涉相消（强度为极小），当

dsinθ=kλ(k=0,±1,±2……) 时为干涉相长（强度为极大）

4.偏振

设有一沿z轴传播的平面电磁波，若它的电池方向平行于x轴，则它的电场可用下面表达式的实部来表示： 式中k0为波矢。这是一种线偏振平面波。这种波的电场矢量平行于x轴，至于指向正方向

还是负方向取决于观察时刻的震荡电场。

在与电磁波传播方向z垂直的x-y平面内，某一方向电场为e=ecosα，α 是e与偏振方向e0的夹角。电磁场沿某一方向的能量与偏振方向的能量有cos2α的关系，这是光学中的马吕斯定律：i=i0cos2α

5.迈克尔孙干涉实验

在平面波前进的方向上放置一块45°的半透半反射版,在此板的作用下,将入射波分成两束,一束向a传播,另一束向b传播.由于a,b两板的全反射作用,两束波将再次回到半透半反板并达到接收装置处,于是接收装置收到两束频率和振动方向相同而相位不同的相干波,若两束波相位差为2π的整数倍,则干涉加强;若相位差为π的奇数倍,则干涉减弱。

6.微波布拉格衍射实验

当x射线投射到晶体时,将发生晶体表面平面点阵散射和晶体内部平面点阵的散射,散射线相互干涉产生衍射条纹,对于同一层散射线,当满足散射线与晶面见尖叫等于掠射角θ时,在这个方向上的散射线,其光程差为0,于是相干结果产生极大,对于不同层散射线,当他们的光程差等于波长的整数倍时,则在这个方向上的散射线相互加强形成极大,设相邻晶面间距为d,则由他们散射出来的x射线之间的光程差为cd+bd=2dsinθ,当满足2dsinθ=kλ,k=1,2,3…

时,就产生干涉极大.这就是布拉格公式,其中θ称为掠射角,λ为x射线波长.利用此公式,可在d已测时,测定晶面间距;也可在d已知时,测量波长λ,由公式还可知,只有在 <2d时,才会产生极大衍射。

二， 实验仪器

本实验采用成套的微波分光仪，其结构如图所示。还有单缝板、双缝板、透射板块各一块，反射板两块，模拟晶体，两个支架等。 三，

实验内容

1. 反射实验 2. 单缝衍射实验 3.双缝干涉4.偏振5.迈克尔孙干涉实验 6.微波布拉格衍射实验

四，实验步骤 将实验仪器放置在水平桌面上,调整底座四只脚使底盘保持水平。调节保持发射喇叭、接收喇叭、接收臂、活动臂为直线对直状态，并且调节发射喇叭，接收喇叭的高度相同。 连接好x波段微波信号源、微波发生器间的专用导线，将微波发生器的功率调节旋钮逆时针调到底，即微波功率调至最小，通电并预热10分钟。

1.微波的反射 实验

将金属反射板安装在支座上，安装时板平面法线应与载物小平台0°位一致,并使固定臂指针、接收臂指针都指向90°,这意味着小平台零度方向即是金属反射板法线方向。 打开检波信号数字显示器的按钮开关。接着顺时针转动小平台，使固定臂指针指在某一角度处，这角度读数就是入射角，然后顺时针转动活动臂在液晶显示器上找到一最大值，此时活动臂上的指针所指的小平台刻度就是反射角。做此项实验，入射角最好取30°至65°之间，因为入射角太大接收喇叭有可能直接接收入射波，同时应注意系统的调整和周围环境的影响。 实验记录：

2.微波的单缝衍射

按需要调整单缝衍射板的缝宽。将单缝衍射板安置在支座上时，应使衍射板平面与载物圆台上900指示针一致。转动载物圆台使固定臂的指针在载物圆台的1800处，此时相当于微波从单缝衍射板法线方向入射。这时让活动臂置小平台00处，调整微波发生器的功率使液晶显示器显示一定值，然后在00的两侧，每改变2度读取一次液晶显示器读数，并记录下来。 根据记录数据，画出单缝衍射强度与衍射角度的关系曲线。并根据微波衍射强度一级极小角度和缝宽α，度和缝宽λ和其百分误差（表中u左，u右是相对于0刻度两边对应角度的电压值）。

数据记录： 3．微波的双缝干涉

按需要调整双缝干涉板的缝宽。将双缝缝干射板安置在支座上时，应使双缝板平面与载物圆台上900指示线一致。转动小平台使固定臂的指针在小平台的1800处。此时相当于微波从双缝干涉板法线方向入射。这时让活动臂置小平台00处，调整信号使液晶显示器显示较大，然后在00线的两侧，每改变3度读取一次液晶显示器的读数，并记录下来，然后就可以画出双缝干涉强度与角度的关系曲线。并根据微波衍射强度一级极大角度和缝宽，计算微波波长λ和其百分误差。

4.微波的偏振干涉实验

按实验要求调整喇叭口面相互平行正对共轴。调整信号使显示器显示一定值，然后旋转接收喇叭短波导的轴承环（相当于偏转接收器方向），每隔100记录液晶显示器的读数。直至900。就可得到一组微波强度与偏振角度关系数据，验证马吕斯定律。注意，做实验时应尽量减少周围环境的影响。 数据记录：

5.迈克尔逊干涉实验

在微波前进的方向上放置一玻璃板，使玻璃板面与载物圆台450线在统一面上，固定臂指针指向90度刻度线,接收臂指针指向0度刻度线(如图３）。按实验要求如图安置固定反射板、可移动反射板、接收喇叭。使固定反射板固定在大平台上，并使其法线与接收喇叭的轴

线一致。可移动反射板装在一旋转读数机构上后，然后移动旋转读数机构上的手柄，使可移反射板移动，测出n+1个微波极小值。并同时从读数机构上读出可移反射板的移动距离l（注意：旋转手柄要慢，并注意回程差的影响）。波长满足：λ=2l/n) 6.验证布拉格衍射公式 由已知的晶格常数a和微波波长λ，估算出（100）面和（110）面衍射极大的入射角；调整发射喇叭和接收喇叭的天线正对，调节衰减器；将模型固定在载物台上，晶面法线与刻度盘0°重合，发射臂指针的读数即为入射角，将接受臂转至0°另一侧同一度数，即得到

五．实验数据及数据处理过程

在误差允许范围内验证了反射原理。 2.微波的单缝衍射实验

篇五：偏振光实验报告

实 验 报 告

姓 名：高阳 班 级：f0703028 学 号：5070309013 同组姓名：王雪峰

实验日期：2008-3-3

指导老师：助教10

实验成绩： 批阅日期：

偏振光学实验 【实验目的】

1. 观察光的偏振现象,验证马吕斯定律 2. 了解1/2波片,1/4波片的作用

3. 掌握椭圆偏振光,圆偏振光的产生与检测.

【实验原理】

1． 光的偏振性

2．偏振片

虽然普通光源发出自然光，但在自然界中存在着各种偏振光，目前广泛使用

的偏振光的器件是人造偏振片，它利用二向色性获得偏振光（有些各向同性介质，在某种作用下会呈现各向异性，能强烈吸收入射光矢量在某方向上的分量，而通过其垂直分量，从而使入射的自然光变为偏振光介质的这种性质称为二向色性。）。偏振器件即可以用来使自然光变为平面偏振光——起偏，也可以用来鉴别线偏振光、自然光和部分偏振光——检偏。用作起偏的偏振片叫做起偏器，用作检偏的偏振器件叫做检偏器。实际上，起偏器和检偏器是通用的。

3.马吕斯定律

设两偏振片的透振方向之间的夹角为α，透过起偏器的线偏振光振幅为a0，

则透过检偏器的线偏振光的振幅为a，a=a0cosɑ，强度 i=a ，i=a0cosɑ= ｉ

20 22 2

cosɑ=cosɑ 式中i0为进入检偏器前（检偏器无吸收时）线偏振光的强度。

22

这就是１８０９年马吕斯在实验中发现的，所以称马吕斯定律。显然，以

光线传播方向为轴，转动检偏器时，透射光强度ｉ将发生周期变化。

若入射光是部分偏振光或椭圆偏振光，则极小值部位０。若光强完全不变化，则入射光是自然光或圆偏振光。这样，根据透射光强度变化的情况，可将线偏振光和自然光和部分偏振光区别开来。

4．椭圆偏振光、圆偏振光的产生；1/2波片和1/4波片的作用

当平面偏振光同过1/2波片后，产生的仍是平面偏振光，但它与原入射光的

夹角为2ɑ（ɑ为入射光振动面与波片光轴的夹角，下同）；

当平面偏振光同过

1/4波片后，产生偏振光的性质与ɑ相关：

ɑ= 0时：出射光为振动方向平行1/4波片光轴的平面偏振光。 ɑ= 21/4波片光轴的平面偏振光。 ɑ= 4 ɑ为其他值时，出射光为椭圆偏振光。

ππ

我们使平面偏振光通过1/2波片，1/4波片，产生各种性质的偏振光，来研

究它们的性质以及它们之间的关系。

原始数据记录表 1验证马吕斯定律

偏振片初始角度为218度

从表中可知,当偏振片角度余弦的平方值相同时,光电流值也基本保持相同,这就说明光电流值与偏振片角度余弦的平方值相关。下面我们取表格中的前一半数据(即一组不同的角度和其对应得光电流值作图)，来观察其关系

从图中可见，光电流强度与角度余弦值的平方成线形关系，这也就验证了马吕斯定律。 2.线偏振光通过1/2波片时的现象和1/2波片的作用

由此可见,为达到消光,检偏器转过角度与1/2波片转过角度保持一致。 而若检偏器固定,将1/2波片转过360度,会观察到两次消光；同样地,若1/2波片固定,将检偏器转过360度,同样会观察到两次消光。由此可见,线偏振光通过1/2波片后,它仍是线偏振光,只是发生了角度的改变而已。

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