WebSVN – svnkaklik – Diff – /dokumenty/skolni/PRA2/Mikrovlny/mikrovlny.tex

 \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{Datum měření:} {7.5.2012} & \textbf{Jméno:} {Jakub Kákona} \\ \hline
-\textbf{Pracovní skupina:} {4} & \textbf{Ročník a kroužek:} {Pa 9:30} \\ \hline
+\textbf{Pracovní skupina:} {2} & \textbf{Hodina:} {Po 7:30} \\ \hline
-\textbf{Spolupracovníci:} {Jana Navrátilová} & \textbf{Hodnocení:}  \\ \hline
+\textbf{Spolupracovníci: - } {} & \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}
+Mikrovlnné záření je elektromagnetické záření s rozsahem frekvencí od 300 MHz -- 300 GHz. Podobně jako další oblasti elektromagnetického záření mohou mikrovlny zprostředkovávat přenos informací. V této úloze se seznámíme především s vlastnostmi mikrovln podobnými běžnému optickému záření. (Lom, difrakce, polarizace..)
 \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.
 \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,
+\subsection{Pomůcky}  Gunnův oscilátor, sonda elektrického pole, zdroj se zesilovačem, trychtýřový nástavec, laboratorní držák, 2 BNC kabely, reproduktory, USB link PASCO, PC, Software Data Studio, polarizační deska, 2 držáky na desky, 2 kovové desky 230mm x 230mm, dielektrická deska PVC 20mm, kovová deska 230mm x 60mm, pravítko, konvexní čočka, Lecherovo vedení + kovová spojka, kovový vlnovod, funkční generátor,
+\begin{figure}[ht]
+\begin{center}
+\label{amplituda}
+\includegraphics [width=150mm] {mikrovlnna_aparatura.png}
+\caption{Zdroj a intenzitní detektor mikrovlnného záření 9,4GHz}
+\end{center}
+\end{figure}
+Jako zdroj mikrovlnného záření použijeme Gunnův oscilátor o pevné frekvenci 9,4 GHz (to ve vzduchu odpovídá vlnové délce $\lambda =31,9{mm}$). V rezonátoru, který je tvořen obdélníkovou dutinou a bočními stěnami vzniká stojaté elektromagnetické pole, které je buzeno aktivním prvkem -- Gunnovou diodou.  Gunnův oscilátor produkuje lineárně polarizované záření.
+Mikrovlnné záření budeme detekovat sondou elektrického pole. Sonda je tvořena tištěným spojem v dielektrické trubičce. Dipól detekuje tu složku elektrického záření, která je polarizována rovnoběžně s ním. Dioda pak předává signál přes grafitový svod a zkřížené dráty do zesilovače. Zkřížení drátů, stejně jako grafitový svod, minimalizuje vliv na měřené pole.
+Zdroj napětí pro Gunnovu diodu je integrován do stejného zařízení, jako zesilovač. Ten zesílí signál sondy elektrického pole asi 100 krát. Napětí je pak vedeno do počítače, kde je zpracováno programem Data Studio.
+\begin{figure}[ht]
+\begin{center}
+\label{amplituda}
+\includegraphics [width=150mm] {zapojeni_zesilovace.png}
+\caption{Základní zapojení detektoru a zářiče se zesilovačem.}
+\end{center}
+\end{figure}
+\subsubsection{Polarizace}
+Intenzita lineárně polarizovaného záření po průchodu ideální mřížkou je dána Malusuovým zákonem
+\begin{equation}
+ I(\vartheta)=I_{0}\cdot\cos^{2}\vartheta,
+\end{equation}
+kde $\vartheta$ je vzájemný úhel mezi vektorem polarizace a pootočením polarizační mřížky.
+Pro naše uspořádání je třeba použít Malusův zákon dvakrát, neboť k polarizaci dochází nejprve na mřížce, ale poté i přímo na sondě.
+Předpokládaný průběh intenzity pro sondu orientovanou vertikálně je
+\begin{equation}
+  I(\vartheta)=I_{0}\cdot\sin^{4}\vartheta, \label{mv}
+\end{equation}
+zatímco pro sondu orientovanou vertikálně předpokládáme vztah
+\begin{equation}
+I(\vartheta) = {I_0}\cdot 4(\sin\vartheta \cos\vartheta)^2. \label{mh}
+\end{equation}
+\begin{figure}[ht]
+\begin{center}
+\label{amplituda}
+\includegraphics [width=150mm] {zapojeni_zesilovace.png}
+\caption{Základní zapojení detektoru a zářiče se zesilovačem.}
+\end{center}
+\end{figure}
+\subsubsection{Polarizace}
 \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{figure}[ht]
 \begin{center}
 \label{amplituda}
 \includegraphics [width=150mm] {polarizace.png}
 \caption{Ověření Malusova zákona pro vertikálně polarizovanou sondu}
 \end{center}
 \end{figure}
-\begin{figure}
+\begin{figure}[ht]
 \begin{center}
 \label{amplituda}
 \includegraphics [width=150mm] {polarizace_horizontalne.png}
 \caption{Ověření Malusova zákona pro horizontálně polarizovanou sondu}
 \end{center}
 \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 Měřením jsme ověřili Malusův zákon, jelikož naměřená data se relativně dobře shodují s předpovědí. Naměřené odchylky mohou být způsobeny například chybou odečítání úhlu nastavení polarizačního filtru.
-\item Proměřením rozložení pole před trychtýřovým zářičem jsme ověřili, že intenzita pro tuto vlnovou délku silně klesá s rostoucí vzdáleností.
+\item Proměřením rozložení pole před trychtýřovým zářičem jsme ověřili, že intenzita pro tuto vlnovou délku ve vzduchu silně klesá s rostoucí vzdáleností. Naměřené hodnoty jsou uvedeny v grafech.
 \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.
 \begin{thebibliography}{10}      %REFERENCE
 \bibitem{3} {http://praktika.fjfi.cvut.cz/Mikrovlny}{ -Zadání úlohy}
 \end{thebibliography}
-\end{document}
 \end{document}

Subversion Repositories svnkaklik

(root)/dokumenty/skolni/PRA2/Mikrovlny/mikrovlny.tex – Rev 781 → 968