Учебный прибор по физике для демонстрации свойств электромагнитных волн
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
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 G 09 В 23/18
ГОСУДАPCTBEННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
t е
1,р Д ..") (Я
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4641491 /12 (22) 26.01.89 (46) 23.04,91. Бюл. ¹ l5 (71) Саратовский государственный педагогический институт им. К.А.Федина (72) Ю.B.Àëåêñååâ, Б.Е.Железовский и M.Å,Øíåéäåð (53) 681.3.071(088, 8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1300539, кл. G 09 В 23/14, 22.01.85. (54) УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ
ДЕМОНСТРАЦИИ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН (57) 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
Изобретение относится к средствам обучения и может быть использовано B высших и средних специальных учебных заведениях в курсе физики для демонстрации явлений отражения, интерференции и поляризации электромагнитных волн.
Целью изобретения является расширение демонстрационных воэможностей и уменьшение излучения в окружающую среду.
На фиг,1 представлена функциональная схема прибора; на фиг.2 — размещение отражающих элементов T-образной формы вдоль широкой стенки отрезка волновода„в которой выполнена неизлучающая щель; на фиг.3 — размещение отражающих элементов,, Ы,„1644265 А1
СВЧ в окружающую среду, Устройство содержит генератор СВЧ-колебаний, индикатор коэффициента стоячести волны (КСВ) и ослаблений, отрезок прямоугольного волноаода 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 Ядо (ao до — длина волны отрезка волновода в середине рабочего диапазона «астот, 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, для демонстрации явления поляризации электромагнитных волн.
Учебный прибор содержит свип-генератор 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
1644205
10
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 генера0 тора, и отражающие элементы, устанавливаемые в волноводе с возможностью перемещения вдоль него, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения демонстрационных возможностей и умень5 шения 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.
5 2:Прибор поп,1,отл ича ющийся 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 не индикатора КСВ кривые отражения и 50 делают выводы о различной отражающей способности материалов. 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 часть (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 цилиндриче. ской формы выполнены в виде скрепленных вместе пенопластовых полуцилиндров 6, разделенных тонкой металлической пластиной 7. Отража(ощий элемент 5 можно поворачивать вокруг Оси с пОмощью навитОЙ на
H8l O НИ .,, ),. \! i (1: 1ОО):, (Р((г(1,((8HÖ Ч8Р83 щель.
П(. :ь(цемо!(с Г(i ((((H ":зления интерфе"
P8Hl(((i (j (2 (F83!<(-: (!o l!((jBOiiB 2 c: помОЩью винтов,:;:jor(,((((8нных через щель 4, закрепляя "! два О ("*,!аж(чоц(1" элеме((та 5 на расстО янии 0(.,25 )„-, Оди((От другого.. 3атем
БолнОв ." ц . - ОО "((а(",евши((ОЙ нагрузкой на конце по(!(;Båjì((:llQ к выходу свип-генератора 1. I ipN прохождении электромагнитной
BoAHb(через волновод 2 последняя Отражается От каждого элемента и Обе отраженные волны распространяются на вход вол5(овода. Эти волны являются когерентными и, интерфе(оируЯ межДу сОбОЙ, гасят ОДна Дру" гую на частотах вблизи середины диапазона частот свип-генератора 1 и усиливают одна другую на ":ðàÿ,õ диаг(азона 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 отраженных волн имеет место при разности их хода ряв (О(; г(олови((8 длины волны B вол"
HOBOÄ8 2, f1pN демонстрации Отражении изменяя материал, из которого изготавливаются отражающие элементы 5, набл(одают на экраПри демонстрации явления поляризации внутри волновода 2 помещают отражающие элементы 5 в ьиде скрепленных вместе пенопластовых полуцилиндров 6, разделенных тонкой металлической пластиной 7 (фиг,З), Полуцилиндры 6 вместе с металлической пластиной 7 могут поворачиваться вокруг продольной оси волновода 2.
Распространяющаяся в прямоугольном волноводе 2 волна типа Н1О 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 электрома(*нитных 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 функциональных возможностей прибора, упрощение его конструктивных особенностей, устранения опасных для здоровья излучений, 1644205 для их крепления прижимными винтами к стенке волновода над щелью.
Составитель О.Кроитор
Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий
Редактор Н.Бобкова
Заказ 1243 Тираж 296 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
3. Прибор поп.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
5 между полуцилиндрами, и нить, навитую на цилиндр, концы которой пропущены через щель.
