Microwave (마이크로웨이브) 실험 - 마이크로웨이브 파장 측정 및 주파수 측정 실험 & 마이크로웨이브의 반사와 편광에 따른 Malus 법칙 확인

목차

실험목적

1. 마이크로웨이브 파장 측정 및 주파수 측정 실험
1)실험방법
2)실험결과 및 분석

2. 마이크로웨이브의 반사와 편광에 따른 Malus 법칙 확인
1)실험방법
2)실험결과 및 분석

본문내용

.5mV
0.842
위의 데이터로부터 알 수 있는 사실로 첫 번째는 마이크로웨이브가 공기 중에 전파해 감에 따라 얼마나 그 Intensity가 감소하는지 알 수 있다. 반사판이 없을 때 즉 송, 수신기가 일직선상에 있을 때 거리에 따른 진폭은 0.7m일 때 70mV이고 1m 일 때 47.5mV 이었다. 그러므로 두 송, 수신기 사이의 거리는 1.4m, 2m 가 되는 것이다. 이것을 , 라 하자.
이에 대응 되는 마이크로웨이브의 Intensity를 , 라 하자. Intensity는 진폭의 제곱에 비례 하므로 임을 알 수 있다.
또한 Intensity와 거리와의 관계 에 따라 이다.
그런데 가 된다. 2.17과 2.04 두 비슷한 값으로 부터 식 가 성립함을 알 수 있었다.
위 데이터로 알 수 있는 두 번째는 반사판에 의한 감쇠비율이다. 이것은 위 표의 V1/V2를 보면 알 수 있다. 두 거리에 따른 V1/V2가 비슷한 것을 볼 수가 있는데 이것은 반사판에 의한 마이크로웨이브의 감쇠비율을 나타내는 것이라 할 수 있다.
수신기와 송신기를 일직선상에 두고 그 사이에 편광판을 두어 Malus 법칙을 확인해 보았다. 실험 전에 한 가지 재미있는 사실을 발견했는데 그것은 수신기와 송신기를 서로 마주 본 상태에서 수신기를 편광판 돌리듯이 돌리면 수신되는 마이크로웨이브의 세기가 점점 줄어 서로 90°가 되었을 때 거의 0에 가까운 값이 된다는 것이다. 또한 편광축을 지평면에 수직으로 하고 송, 수신기 사이에 넣으면 감지되는 세기가 0에 가까운 값이 되었다. 이것은 바로 송신기에서 나오는 마이크로웨이브는 이미 한쪽 축으로 편광 된 상태라는 사실을 나타내는 것이라 할 수 있다.
송, 수신기 사이에 편광판을 0°(지면에 평행한 각도) 45° 90°로 하고 오실로스코프에서 감지되는 파형의 진폭의 크기를 표로 나타내면
각도
0°
45°
90°
진폭
450mV
320mV
20mV
Malus 법칙에서 두 개의 편광축이 서로 만큼 어긋나 있을 때 두 개의 편광판을 지난 후의 빛의 세기는
로 주어진다. 그런데 송신기에서 나오는 마이크로웨이브는 이미 지면에 평행하게 편광 되어 나오기 때문에 바로 지평면에 대한 편광판의 편광축의 각도가 윗 식의 가 된다.
식을 이용해 진폭의 이론값을 구해보자
Intensity는 진폭의 제곱에 비례하므로 진폭 V는 가 된다. 여기서 는 편광판을 지나기 전 마이크로웨이브의 진폭인데 가 0°일 때와 거의 같으므로 0°일 때의 감지기에서 감지된 진폭 450mV가 이 값에 해당한다.
이렇게 해서 구한 45°일 때의 진폭의 이론값은 318mV인데 위의 결과와 잘 들어맞는다.
식 을 그래프로 그려보고 그 그래프에 실험값을 표시하면
파란선이 연속적인 이론값이고 빨간점이 실험에서 구한 값을 plot 한 것이다.
아쉬운 것은 편광판의 각도를 정확히 측정할만한 각도기 같은 것이 있었으면 편광판을 여러 각도로 돌려보면서 실험값을 여러 개 얻었을 것이고 위 그래프에 빨간점을 더 많이 plot하여 더 정확히 이론값과 비교를 할 수 있었을 것이다.

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