Учебный прибор по физике для демонстрации свойств электромагнитных волн Советский патент 1991 года по МПК G09B23/18 

Изобретение относится к средствам обучения и может быть использовано в высших и средних специальных учебных заведениях в курсе физики для демонстрации явлений отражения, интерференции и поляризации электромагнитных волн.

Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей и уменьшение излучения в окружающую среДУНа фиг. 1 представлена функциональная схема прибора; на фиг.2 - размещение отражающих элементов Т-образной формы вдоль широкой стенки отрезка волновода, в которой выполнена неизлучающая щель; на фиг.З - размещение отражающих элементов

для демонстрации явления поляризации электромагнитных волн

Учебный прибор содержит свип-генера- тор 1 с индикатором коэффициента стоячести волны (КСВ) и ослаблений (в корпусе), к выходу которого через фланцевое соединение подключен отрезок прямоугольного волновода 2, заканчивающийся согласованной нагрузкой 3.

Внутри отрезка волновода через узкую щель 4 в середине его широкой стенки закреплены с помощью винтов и могут перемещаться вдоль щели 4 отражающие элементы 5, изготовленные как из проводящих, так и из диэлектрических материалов, Отражающие элементы 5, обеспечивающие

КЗ

как хорошее механическое крепление внутри волновода, так и высокую отражающую способность, выполнены в виде тонких Т-образных пластинок, высота которых меньше высоты отрезка волновода, а вертикальная част ь (ножка) элемента упирается в щель 4. Внутри ножки элемента выполнено отверстие с резьбой для закрепления элемента на стенке волновода с помощью винта.

Отражающие элементы 5 цилиндрической формы выполнены в виде скрепленных вместе пенопластовых полуцилиндров 6, разделенных тонкой металлической пластиной 7. Отражающий элемент 5 можно пово- рачивгп- ЗОТУГ сем с помощью навитой на нею г1 i j-i сг t.v.4- цены через щепь.

П| ь -и ( 13/1РНЙЧ

рОНЦ u J OijjPJir 1ч1Л (ШОда 2 С ПОМОЩЬЮ

винтив, и юпутг.ыылчери щель 4, закрепляю два i, vixd Н,,„ элемента 5 на расстоянии 0 .о /1д (дин от аругого. Затем волны j i ,. f мг о апнои нэфузкои на конце м| н/зодян ног к выходу свигменера- тора 1, Пр« прохождении электромагнитной волны через соиновод 2 последняя отражается от каждого элемента и обе отраженные волны р нросгранягогся на вход волновода. Эти иол мы являются когерентными и, интерферируя между собой, гасят одна другую на частотах вблизи середины диапазона частот свип-гечерч-ста 1 и усиливают одна другую нj раях диапазона частот.

На экране индикатора КСВ наблюдается резонансная кривая с ярко выраженным минимумом, соответствующим случаю полного взаимного гашения отраженных волн,

Увеличивая или уменьшая расстояние между отражающими элементами, наблюдают изменение положения минимума резонансной кривой и таким образом подтверждают, что взаимное гашение отра- женных воли имеет место при разности их хода, разной половине длины волны в волноводе 2.

При демонстрации отражений изменяя материал, из которого изютазливаются отражающие элементы 5, наблюдают на экране индикатора КСВ кривые отражения и делают выводы о различной отражающей способности материалов.

При демонстрации явления поляризации внутри волновода 2 помещают отражающие элементы 5 в виде скрепленных вместе пенопластовых полуцилиндров 6, разделенных тонкой металлической пластиной 7 (фиг.З)

Полуцилиндры б вместе с металлической пластиной 7 могут поворачиваться вокруг продольной оси волновода 2.

Распространяющаяся в прямоугольном

волноводе 2 волна типа Ню является поляризованной: плоскость вектора электрического поля расположена параллельно узким стенкам волновода. Поэтому пластина 7 в случае ее расположения параллельно широким

стенкам волновода 2 не возмущает картины распределения электромагнитных силовых линий поля и поэтому не отражает электромагнитную волну, распространяющуюся по волноводу 2. При расположении пластины 7

параллельно узким стенкам волновода происходит сильное возмущение картины распределения электромагнитных силовых линий поля, сопровождаемое отражением электромагнитной волны, распространяемой по волноводу. Факт наличия и отсутствия отражения фиксируется на экране индикатора КСВ. Подтверждается, что электромагнитная волна, распространяющаяся в прямоугольном волноводе, является поляризованной.

Устройство позволяет повысить эффективность обучения за счет расширения фун- кциональных возможностей прибора, упрощение его конструктивных особенностей, устранения опасных для здоровья излучений.

Формула изобретения

1. Учебный прибор по физике для демонстрации свойств электромагнитных волн, содержащий генератор и приемник СВЧ-колебаний, волновод прямоугольного сечения с согласованной нагрузкой на одном конце, подключенный к выходу генера- тора, и отражающие элементы, устанавливаемые в волноводе с возможностью перемещения вдоль него, отличаю- ai и и с я тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей и уменьшения излучения в окружающее пространство, в качестве генератора и приемника применен свип-генератор с индикатором коэффициента стоячести волны и ослаблений, размещенных в корпусе, с которым связан фланцевым соединением волновода, а отражающие .элементы установлены на стенке волновода, по середине которой выполнена продольная щель для механической связи с ними при перемещении.

2-. Прибор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью демонстрации отражения и интенсификации электромагнитных волн, отражающие элементы содержат Т-образные пластины и прижимные винты, а в ножках пластин выполнены отверстия с резьбой

для их крепления прижимными винтами к стенке волновода над щелью.

3. Прибор по п.1,отличающийся тем, что, с целью демонстрации поляризации электромагнитных волн, отражающие элементы содержат два полуцилиндра из

материала с диэлектрической проницаемостью, не превышающей 1,5, связанные между собой и образующие цилиндр, металлическую пластину, установленную между полуцилиндрами, и нить, навитую на цилиндр, концы которой пропущены через щель.

Изобретение относится к средствам обучения и может быть использовано в высших и средних учебных заведениях в курсе физики для демонстрации явлений отражения, интерференции и поляризации электромагнитных волн. Целью изобретения является расширение демонстрационных возможностей и уменьшение излучения СВЧ в окружающую среду. Устройство содержит генератор СВЧ-колебаний, индикатор коэффициента стоячести волны (КСВ) и ослаблений, отрезок прямоугольного волновода с согласованной нагрузкой на конце; в середине широкой стенки волновода выполнена узкая неизлучающая щель, напротив которой внутри волновода размещены отражающие элементы. Отражающие элементы, применяемые для демонстрации отражения и интерференции волн, выполнены в виде Т-образных пластинок толщиной не более 0,15 Адо (Адо до - длина волны отрезка волновода в середине рабочего диапазона частот, обращенных вертикальной ножкой к неизлучающей щели С целью наблюдения поляризации электромагнитных волн отражающие элементы выполнены в виде скрепленных вместе пенопластовых полуцилиндров, разделенных металлической пластиной и поворачивающихся внутри волновода вокруг его продольной оси. 2 з п ф-лы, 3 ил. (Л

Фие.З