| 0,0 → 1,189 |
|---|
| \documentclass[12pt,notitlepage,fleqn]{article} |
| |
| \usepackage[czech]{babel} |
| \usepackage[pdftex]{graphicx} |
| \usepackage{fancyhdr,multicol} %nastavení češtiny, fancy, grafiky, sloupce |
| \usepackage[utf8]{inputenc} %vstupni soubory v kodovani UTF-8 |
| \usepackage[a4paper,text={17cm,25cm},centering]{geometry} %nastavení okrajů |
| \usepackage{rotating} |
| |
| % Here it is: the code that adjusts justification and spacing around caption. |
| \makeatletter |
| % http://www.texnik.de/floats/caption.phtml |
| % This does spacing around caption. |
| \setlength{\abovecaptionskip}{2pt} % 0.5cm as an example |
| \setlength{\belowcaptionskip}{2pt} % 0.5cm as an example |
| % This does justification (left) of caption. |
| \long\def\@makecaption#1#2{% |
| \vskip\abovecaptionskip |
| \sbox\@tempboxa{#1: #2}% |
| \ifdim \wd\@tempboxa >\hsize |
| #1: #2\par |
| \else |
| \global \@minipagefalse |
| \hb@xt@\hsize{\box\@tempboxa\hfil}% |
| \fi |
| \vskip\belowcaptionskip} |
| \makeatother |
| |
| |
| \begin{document} |
| |
| \pagestyle{empty} %nastavení stylu stránky |
| \def\tablename{\textbf {Tabulka}} |
| |
| \begin {table}[tbp] |
| \begin {center} |
| \begin{tabular}{|l|l|} |
| \hline |
| \multicolumn{ 2}{|c|}{\Large \bfseries FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE \huge\strut} \\ \hline |
| \textbf{Datum měření:} {25.3.2011} & \textbf{Jméno:} {Jakub Kákona} \\ \hline |
| \textbf{Pracovní skupina:} {4} & \textbf{Ročník a kroužek:} {Pa 9:30} \\ \hline |
| \textbf{Spolupracovníci:} {Jana Navrátilová} & \textbf{Hodnocení:} \\ \hline |
| \end{tabular} |
| \end {center} |
| \end {table} |
| |
| \begin{center} \Large{Mikrovlny} \end{center} |
| |
| \begin{abstract} |
| V úloze je studováno šíření vln volným prostorem a jejich základní interakce s látkou z pohledu vlnové optiky. |
| \end{abstract} |
| |
| \section{Úvod} |
| \subsection{Zadání} |
| \begin{enumerate} |
| \item Ověřte, že pole před zářičem je lineárně polarizované a určete směr polarizace. Ověřte Malusův zákon pro danou polarizační mřížku. Sestrojte dva grafy závislosti přijímaného napětí na úhlu pootočení polarizační mřížky nejprve pro sondu vertikálně a potom horizontálně. |
| \item Proměřte rozložení elektromagnetického pole v rovině před zářičem a zobrazte jeho prostorový graf v programu Mathematica. Do protokolu zpracujte podélné a příčně rozložení pole (nezávislou veličinou budou souřadnice a závislou velikost napětí). |
| \item Demonstrujte a proměřte stojaté vlnění. Z rozložení pole určete vlnovou délku. V druhé části pokusu vložte dielektrickou desku do pole stojaté vlny a pomocí vztahů odvozených v postupu stanovte index lomu dielektrické desky. |
| \item Ověřte kvazioptické chování mikrovln - difrakce na hraně, štěrbině a překážce, zákon lomu a fokusace čočkou. Spočítejte vlnovou délku z grafu vlnění na štěrbině a index lomu cukru pomocí ohniskové vzdálenosti čočky. Sestrojte příslušné grafy. |
| \item Ověřte šíření mikrovln pomocí Lecherova vedení a vlnovodu. Ověřte, že podél Lecherova vedení se šíří stojatá vlna a určete z ní vlnovou délku. |
| \end{enumerate} |
| |
| \section{Experimentální uspořádání a metody} |
| |
| \subsection{Teoretický úvod} |
| |
| \subsection{Pomůcky} Gunnův oscilátor, sonda elektrického pole 737 35, zdroj napětí se zesilovačem, trychtýřový nástavec, tyč 240mm, transformátor 220V/12V 562 791, 2 BNC kabely, reproduktory, USB link PASCO 2Manuální měření $^{137}\rm Cs$100, PC,Data Studio, kartonová souřadnicová síť, polarizační deska, 2 držáky na desky, 2 kovové desky 230mm x 230mm, dielektrická deska PVC 20mm, dielektrická deska, kovová deska 230mm x 60mm, pravítko, dutý půlválec, držák půlválce, trychtýř, "A" podstava, konvexní čočka, Lecherovo vedení + kovová spojka, kovový vlnovod, funkční generátor, |
| |
| \section{Výsledky a postup měření} |
| |
| \subsection{Polarizace} |
| |
| Malusův zákon pro polarizaci jsme ověřovali měřením útlumu polarizačního filtru. V našem případě deska FR4 s vyleptanými a pocínovanými proužky, které zkratovaly elektrickou složku pole a tím docházelo k útlumu. Naměřené hodnoty jsou zobrazeny v grafech, proložená křivka vyhází z Malusova zákona. |
| |
| \begin{figure} |
| \begin{center} |
| \label{amplituda} |
| \includegraphics [width=150mm] {polarizace.png} |
| \caption{Ověření Malusova zákona pro vertikálně polarizovanou sondu} |
| \end{center} |
| \end{figure} |
| |
| |
| \begin{figure} |
| \begin{center} |
| \label{amplituda} |
| \includegraphics [width=150mm] {polarizace_horizontalne.png} |
| \caption{Ověření Malusova zákona pro horizontálně polarizovanou sondu} |
| \end{center} |
| \end{figure} |
| |
| \subsection{Rozložení pole} |
| |
| Rozložení pole jsme určili mapováním intenzity ve čtvercové síti před zářičem. Naměřené hodnoty jsme ukládali v počítači a výsledek je graficky zpracován do 3D grafu. |
| |
| \begin{figure} |
| \label{amplituda} |
| \begin{center} |
| \includegraphics [width=100mm] {obrpole.jpg} |
| \end{center} |
| \caption{Rozložení vertikální složky elektrického pole před zářičem} |
| \end{figure} |
| |
| Pro vetší názornost je také zpracovaný podélný řez polem směrem od zářiče. |
| |
| \begin{figure} |
| \label{amplituda} |
| \begin{center} |
| \includegraphics [width=100mm] {podelny_rez.png} |
| \end{center} |
| \caption{Podélný průřez rozložením pole před zářičem} |
| \end{figure} |
| |
| \subsection{Stojatá vlna} |
| |
| Dalším měřením bylo proměření intenzity pole ve stojatém vlnění vznikajícím při odrazu od kovové desky. |
| |
| \begin{figure} |
| \label{amplituda} |
| \begin{center} |
| \includegraphics [width=100mm] {stojata_vlna.png} |
| \end{center} |
| \caption{Stojatá vlna bez dialektické desky} |
| \end{figure} |
| |
| |
| Z naměřených hodnot vychází vlnová délka $3.04 \pm 0.06$ cm díky tomu, že o vlnové délce stojatého vlnění víme že má vzdálenost mezi kmitnami $\lambda / 2$ |
| |
| \begin{figure} |
| \label{amplituda} |
| \begin{center} |
| \includegraphics [width=100mm] {stojata_vlna_deska.png} |
| \end{center} |
| \caption{Stojatá vlna s dialektickou deskou} |
| \end{figure} |
| |
| Námi naměřené hodnoty odpovídají indexu lomu 1,8. |
| |
| \subsection{Difrakce} |
| |
| Difrakci jsme pozorovali na několika objektech. Nejdříve na hraně, pásku a následně na štěrbinách dvou různých šířek. |
| |
| \begin{figure} |
| \label{amplituda} |
| \begin{center} |
| \includegraphics [width=100mm] {hrana.png} |
| \end{center} |
| \caption{Difrakce na kovové hraně plechu} |
| \end{figure} |
| |
| V grafu je jasně vidět, že mikrovlny na hraně difraktují, nebot v geometrickém stínu není intenzita pole nulová. |
| |
| Podobně se chová i pásek a štěrbina - toto jsou navzájem komplementární útvary a jejich difrakční obraz by měl být totožný, kromě oblasti nulového difrakčního řádu, kde může docházet ke složitějším jevům. |
| |
| \begin{figure} |
| \label{amplituda} |
| \begin{center} |
| \includegraphics [width=100mm] {pasek.png} |
| \end{center} |
| \caption{Difrakce na kovovém vertikálním pásku před zářičem} |
| \end{figure} |
| |
| |
| \begin{figure} |
| \label{amplituda} |
| \begin{center} |
| \includegraphics [width=100mm] {sterbina.png} |
| \end{center} |
| \caption{Difrakce na štěrbině šířky 40mm a 60mm vytvořené ze dvou plechů} |
| \end{figure} |
| |
| |
| \section{Diskuse a závěr} |
| \begin{enumerate} |
| \item Měřením jsme ověřili Malusův zákon, jelikož naměřená data se relativně dobře shodují s předpovědí. Naměřené odchylky mohou být způsobeny systematickou chybou. |
| |
| \item Proměřením rozložení pole před trychtýřovým zářičem jsme ověřili, že intenzita pro tuto vlnovou délku silně klesá s rostoucí vzdáleností. |
| |
| \item Pokusili jsme se také vytvořit stojaté vlněné odrazem od kovové desky. Účelem bylo změřit index lomu dialektické desky proto jsme proměřili pozice kmiten a uzlů ve stojatém vlnění a vložili desku. Tím došlo ke změně rozložení pole. Posun minim by odpovídal indexu lomu desky 1,8. |
| |
| \item Difrakcí vln na základních geometrických útvarech jsme ověřili kvazioptické chování mikrovln. Neboť na objektech difraktují velmi podobně, jako světlo. |
| |
| \end{enumerate} |
| |
| \begin{thebibliography}{10} %REFERENCE |
| \bibitem{3} {http://praktika.fjfi.cvut.cz/Mikrovlny}{ -Zadání úlohy} |
| \end{thebibliography} |
| |
| \end{document} |