[实用新型]电磁波的干涉、衍射、偏振演示器

说明书

本装置属于物理演示实验仪器。

目前国内外已有的电磁波演示装置，存在结构复杂，装备笨重，操作不便，演示内容少，价格昂贵等缺点。不适合中等学校物理教学的应用。

为使我国中等学校物理教学能具有一套演示电磁波性质的相应实验仪器，特研制本实用新型。

该电磁波的干涉、衍射、偏振演示器吸收了国内外电磁波演示装置的物理思想，在电路基本原理，结构设计，观察方法，演示内容，加工工艺等许多方面，都有较大的创新，能较好地适应我国目前中等学校物理教学演示实验的要求。电磁波发射器的电源采用一般整流电路的基本原理，所用元件少，电路简单，工作性能稳定。选用块CMOS数字电路构成方波内调制器，频率连续可调，使扬声器所发声响的音调连续变化，根据波导理论，研制许多金属平行板结构的模拟演示器件，使演示内容丰富多样，可以三种方式同时或分别进行观测，即收听扬声器的音响，观察电流表指示数值，观看长余辉慢扫描示波器荧光屏上的图象。如输入外调制信号，还可以模拟广播电台的发送与接收。可激发学生的情绪，引起浓厚兴趣，加强课堂演示效果，有利于提高教学质量。该仪器可演示电磁波的干涉、衍射、偏振、反射、折射、驻波等十几个实验，比国外现有的仪器多一倍。可用于中学，也可用于大、中专院校。

该仪器由电磁波发射器〔1〕、接收器〔2〕、信号指示器（喇叭〔15〕、演示电表、示波器）、和演示器件〔3〕、〔4〕、〔5〕、〔6〕、〔7〕及玻璃板〔8〕等部分组成。

电磁波发射器〔1〕是发射电磁波的装置，由波导谐振腔〔9〕，角锥喇叭天线〔10〕电源（由变压器〔11〕、一块CMOS集成电路〔12〕及两块稳压电路组成）和仪器外壳等部分组成。

波导谐振腔〔9〕是一段三厘米波终端短路的波导，在波导宽边中间电场强度极大处装入耿氏二极管，其正极与波导壁绝缘。在波导宽边还装有匹配螺钉，起调节振荡频率及输出功率的作用。

角锥喇叭天线〔10〕是向空间发射电磁波的装置，通过仪器外壳用螺丝与谐振腔〔9〕连接在一起。

电源由整流、滤波、稳压和调制等电路组成，所有元器件组装在一块印刷线路板上，紧固在仪器外壳的底盘上，供给耿氏二极管所需要的工作电压，将方波调制信号巧妙地加入电源电路，运用电位器改变调制信号的频率，使其连续可调。

将波导谐振腔〔9〕、角锥喇叭天线〔10〕、电源组装在一起，成为一个完整的电磁波发射器〔1〕。仪器外壳的面板上安装有指示灯的开关按钮、改变调制信号频率的电位器〔13〕。

接收器〔2〕是接收电磁波的装置。由检波二极管〔14〕和支架〔16〕组成，安装在接收信号功率放大器外壳上。检波二极管〔14〕正负极通过导线与喇叭〔15〕、电表示波器的输入端相连接。

信号显示器是指示电磁波强弱的装置。它的输入端通过导线与检波波二极管〔14〕的输出端相连。它是由信号放大电路、扬声器、演示电流表等组成。通过外壳将接收器〔2〕组成一体。该仪器有三种显示方式，扬声器〔15〕发声通过音响效果显示电磁波的强弱，通过演示电流表指针偏转大小显示电磁波的强弱，通过示波器的图象显示电磁波的强弱。

演示器件〔3〕、〔4〕、〔5〕、〔6〕、〔7〕、〔8〕是演示电磁波反射、干涉、衍射、和偏振等各种不同性质的装置。电磁波从角锥喇叭天线〔10〕发射出来，直接辐射在有关演示器件上，由于电磁波与有关演示器件发生相互作用的结果，而产生电磁波的反射、干涉、衍射和偏振等电磁波的各种不同性质。在实验时把有关演示器件放在发射器  〔1〕和接收器〔2〕中间的适当位置。根据演示内容的不同，有如下各种类型：

演示器件〔3〕为等边直角三角形金属平行板棱镜，每片外形尺寸可为150×150×210mm，可为7－11片放在发射器与接受管之间的适当位置，演示电磁波的折射。

演示器件〔4〕为等边三角形金属平行板棱镜，每片用于外形尺寸可为150×150×170mm，可为7－11片，放在发射器与接受器之间的适当位置，用于演示电磁波的折射。

演示器件〔5〕为半园柱金属平行板棱镜每片外形尺寸可为φ110mm，放在发射器与接受器之间的适当位置，可用于演示电磁波的折射。

演示器件〔6〕为四分之一波片板，每片外形尺寸为20×150mm，放在迈克耳逊干涉演示的发射器与一块反射板之间的适当位置，用于演示迈克耳逊干涉的由极大变为极小或由极小变极大的实验。

演示器件〔7〕为二分之一波片板，每片外形尺寸为40×150mm，放在双缝干涉演示的一个单缝的一侧的适当位置，用于演示，双缝干涉的由极大变为极小或由极小变为极大的实验。