Дифракция Френеля

ДИФРАКЦИЯ И ПОЛЯРИЗАЦИЯ В СВЧ ДИАПАЗОНЕ

Видимое излучение занимает очень узкую область спектра электромагнитных волн: от 0,35 мкм до 0,75 мкм (границы условные). Однако, и за пределами этого диапазона электромагнитные волны могут интерферировать, дифрагировать на препятствиях, проявлять поляризационные свойства. В общем курсе физики, как и в средней школе, подобные утверждения требуют экспериментальной проверки, подтверждения. В этом случае воспитывается необходимая критичность будущего инженера, специалиста к декларируемым истинам, в том числе псевдонаучным и лженаучным утверждениям.

В данном случае речь идет об опытном подтверждении непосредственно на лекции явлений, демонстрирующих волновой характер электромагнитного излучения с длиной волны 3,2 см. До перестройки многие вузы и школы имели в своих кабинетах физики стандартное оборудование для создания и приема СВЧ излучения. Ламповые клистронные генераторы имели волноводный выход и рупорную антенну для формирования диаграммы направленности. Излучение клистронного генератора является линейно-поляризованным с направлением электрического вектора вдоль короткой стороны волновода.

Детектор СВЧ излучения также снабжен рупорной антенной, направляющей излучение на волновод. С детектора сигнал подается на лампочку (световая регистрация) или на динамик (звуковая регистрация).

Сейчас аппаратура СВЧ (генератор, приемник) выпускается многими фирмами в мире (например, PHYWEв Германии), что практически снимает все проблемы создания демонстрационных установок. Единственный недостаток этого оборудования – высокая цена, не позволяющая оснастить этими приборами большинство вузов.

Передающая и приемная антенны располагаются симметрично относительно преграды в виде системы алюминиевых колец, размеры которых точно соответствуют последовательным зонам Френеля для данного расположения генератор – преграда – приемник (рис. 8.73). Диски могут независимо друг от друга сниматься или возвращаться на место.

Рис. 8.73. Установка для демонстрации дифракции на СВЧ.

Сначала удаляем центральный диск, соответствующий первой зоне Френеля, и настраиваем звук (свет) приемника на хорошо слышимый уровень. Затем удаляем второе кольцо (2-я зона Френеля) и замечаем, что интенсивность звука (света) заметно уменьшается. Если теперь удалить третье кольцо, то интенсивность звука (света) опять возрастет. Обращаем внимание, что площадь отверстия монотонно увеличивается, а интенсивность звука (света) осциллирует. Это и есть результат дифракции.

Снова возвращаемся к открытой первой зоне Френеля и сильному звуку приемника. Закрываем всю зону толстой пластиной из оргстекла (толщина 4 см). Звук практически не ослабляется, так как поглощения в оргстекле небольшое. Сдвигаем пластину вниз так, чтобы она перекрыла первую зону наполовину по диаметру. Звук заметно ослабевает. Убираем пластину полностью. Звук восстанавливает свою интенсивность.

Объяснение этого, на первый взгляд, удивительного влияния оргстекла в толщине пластины H = 4 см, которая соответствует сдвигу фазы π для длины волны 3,2 см

Дата добавления: 2014-01-04