Теория метода и описание экспериментальной установки

Экспериментальная установка (рис. 7) состоит из генератора сантиметровых электромагнитных волн 1 и приемника излучения 2, укрепленных на оптической скамье 3. Для создания направленности излучения генератор и приемник снабжены рупорами 4 и 5. Питание генератора осуществляется блоком питания 6. Сигнал приемника измеряется микроамперметром 7. Приемник имеет возможность перемешаться вдоль оптической скамьи путем вращения ручки 8. Положение приемника регистрируется линейкой 9. Между генератором и приемником установлена решетка 10, представляющая собой рамку, на которой натянуты параллельно медные проводники на расстоянии меньшем /2.

И змерение длины волны электромагнитного излучения в нашем опыте основано на образовании стоячей волны. Типичным примером в механике является образование стоячей волны в струне музыкального инструмента.

Е сли возбудить колебания в струне, то бегущая волна достигает точки закрепления струны, отражается от нее и, двигаясь в обратном направлении, складывается с бегущей волной. В результате в струне возникают точки, где амплитуда колебаний максимальна (такие точки называются пучностями), и точки, где амплитуда равна нулю (такие точки называются узлами). В нашем случае электромагнитная волна, возбуждаемая генератором, отражается от приемника, накладываясь на бегущую, образует стоячую электромагнитную волну (рис. 8).

Поскольку расстояние между пучностями (или узлами) равно /2, то  = 2 .

Измерения и обработка результатов

Электромагнитная волна называется поляризованной, если вектор колеблется только в строю определенной плоскости. Именно такую волну излучает генератор в нашей установке. Для того, чтобы убедиться в этом, поверните решетку 10 так, чтобы натянутые проволочки были в вертикальном положении. Вращая ручку 8, найдите пучность (максимальное отклонение стрелки микроамперметра 6). Затем медленно переворачивайте решетку до горизонтального положения проволочек (ток при этом будет равен нулю). Таким образом, при вертикальном положении проволочек, когда вектор параллелен им, волна проходит через решетку, а при горизонтальном положении не проходит.

Измерение длины волны

Задание 1. Нажав кнопку фиксатора 11, поверните решетку от себя так, чтобы она не находилась между генератором и приемником. Вращая ручку 8, установите приемник на пучность (желательно, чтобы указатель положения приемника находился ближе к началу шкалы линейки 9. Затем, вращая ручку 8 и наблюдая за стрелкой микроамперметра, перемещайте приемник и отсчитайте (по заданию преподавателя) n пучностей.

Вычислите длину волны по формуле

.

Повторите измерение три раза и найдите среднее значение длины волны <>.

Задание 2. Вращая решетку ручкой 8, установите максимальное отклонение стрелки микроамперметра. Затем, вращая решетку через 10, запишите показания микроамперметра. По полученным результатам постройте график зависимости силы тока от cos².

Задачи

1. Конденсатор емкостью 10 мкФ заряженный до напряжения 100 В, разряжается через катушку с очень малым сопротивлением и индуктивностью10 ^–3 Гн. Максимальное значение силы тока в катушке равно:

Ответы: 1) 0,5 А; 2) 6,3 А; 3) 4,5 А; 4) 10А; 5) нет ответа.

2. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 8,9·10^-12Ф и катушки индуктивностью 2^.10^-3Гн. На какую длину волны настроен контур?

3. Какую индуктивность надо включить в колебательный контур, чтобы при емкости в 2 мкФ получить частоту равную 1000 Гц.

4. Конденсатор емкостью 5 мкФ заряженный до напряжения 120 В разряжается на катушку. Максимальная сила разрядного тока равна 0,4 А. Определить индуктивность катушки.

5. Определить длину волны на которой работает передатчик искусственного спутника, если частота колебаний равна 20 МГц.