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微波的分析方法有什麼

發布時間:2022-11-30 08:58:53

1. 1.微波的干涉與光的干涉和衍射有何差異2.除干涉儀外 還有什麼方法能測量微波的波

1,沒有什麼不同都是電磁場干涉,波長不同,場分布不同。
2.微波頻率可以被測量,可以直接探測頻率,換算波長
3.用作波長調制、頻率調制,在光學中如聲光調制器中使用
4.用干涉法測量時穩頻提高儀器精度,減小測量的系統誤差(如餘弦誤差、阿貝誤差等)。

2. BJT放大電路分析方法有2種:圖解分析法和小信號模型法

圖解分析法是一種近似的方法,但功能強,還可以分析晶體管的非線性工作狀態,譬如微波功率放大晶體管的分析。
小信號模型法是一種精確的計算方法,但只能用於晶體管的線性、小信號狀態分析,因為這時輸出信號與輸入信號才具有相同的頻率,可以給出一種等效電路(等效電路元件的數值確定)——小信號模型。小信號模型也適用於較高頻率的分析,只要不超出線性工作范圍;所以小信號模型有低頻等效電路,也有高頻等效電路。當然,在微波工作時除外,因為這時往往有許多寄生效應將會帶來非線性效應。
在大信號(信號幅度很大)情況下就不是這樣,這時輸入一個頻率的信號,就有可能產生出多個頻率的信號——如大功率放大電路、振盪電路等,這時就不能採用一個統一的等效電路來分析,但可用圖解法分析。

3. 除干涉儀方法外,還有什麼方法能測量微波的波長

駐波法測量微波波長,利用半透平板測量微波波長

4. 什麼是微波技術 微波技術介紹

1、微波技術是關於微的波產生、放大、發射、接受、傳輸、控制、測量以及應用的技術。

2、微波技術是高溫超導材料近期內可能得到重要應用的領域。近幾年我國開展了多種超導微波器件的研究,製成的超導濾波器、超導天線、遲延線、振盪器、超導結型混頻器等器件都具有國際先進水平。如為適應航天通訊需要研製的4.5GHz的YBCO超導體圓極化微帶天線,在77K溫度下,匹配良好,都達到航天部超導磁窗項目要求。2010年2月由機械工業出版社出版的圖書《微波技術》出版發行。該書以場路結合的方法系統地論述了微波技術的基本概念、基本理論和基本分析方法,並結合當今微波技術發展的需要,對微波電路的相關基礎知識作了較全面的介紹。

5. 微波原理與技術

微波的波段、特點及其應用,在科技迅猛發展的今天,我們要關注最新發展動態,真正做到學以致用,拓展自己的知識面,為後續課程打好基礎。核心是在對導行波的分類的基礎上推導了導行系統傳播滿足的微波的波段分類、特點與應用(TE、TM、TEM)和基本求解方法,給出了導行系統、導行波、導波場滿足的方程;本徵值---縱向場法、非本徵值---標量位函數法(TEM)。
1. 微波的定義— 把波長從1米到1毫米范圍內的電磁波稱為微波。在整個電磁波譜中,微波處於普通無線電波與紅外線之間,是頻率最高的無線電波,一般情況下,微波又可劃分為分米波、厘米波和毫米波三個波段。
2. 微波具有如下四個主要特點:1) 似光性、2) 頻率高、3) 能穿透電離層、4) 量子特性。
3. 微波技術的主要應用:1) 在雷達上的應用、2) 在通訊方面的應用、3) 在科學研究方面的應用、4) 在生物醫學方面的應用、5) 微波能的應用。
4. 微波技術是研究微波信號的產生、傳輸、變換、發射、接收和測量的一門學科,它的基本理論是經典的電磁場理論,研究電磁波沿傳輸線的傳播特性有兩種分析方法。一種是「場」的分析方法,即從麥克斯韋方程出發,在特定邊界條件下解電磁波動方程,求得場量的時空變化規律,分析電磁波沿線的各種傳輸特性;另一種是「路」的分析方法,即將傳輸線作為分布參數電路處理,用克希霍夫定律建立傳輸線方程,求得線上電壓和電流的時空變化規律,分析電壓和電流的各種傳輸特性。

6. 怎樣通過微波熱效應來證實微波的量子特性

本文中的光、光子除特別說明,均理解為一切頻率。

張篤一,傻中傻霸兩位網友的論證都很有力。傻中傻霸的例子中之所以杯子沒有熱效應,而水卻產生熱效應,這恐怕不是電磁理論可以定量說明的,不過我對電磁場理論只是個門外漢,我這么說,完全出於其它方面的認識,可以說是臆測吧,歡迎網友指正。

張篤一網友說:「還是我上次說的那句,這個現象可以用量子理論解釋也可以用經典理論解釋」,並且說「正如低速運動我們無需用相對論只要用牛頓力學即適用」。言下之意,電磁場理論是量子理論的低頻下的近似(我這么理解大致是可以的吧,如果是我的錯誤理解,請見後文對該問題的論證)。既然如此,他實質上就接受了量子理論是更正確的,那麼量子化的假設就可以認為是正確的,至少在沒有新理論出現前比電磁場理論更正確。

就我所知,凡是涉及電磁波與實物的相互作用時,光子說總是成立的。既然成立,就可在一定程度上表明,它的理論出發點光的量子化是正確的,至少沒有更好的理論(但量子化或光子究竟是物理實在,還僅是個數學工具或模型,恐怕現在還沒人回答。關鍵是我們是否能「看到」單個的光子,正如我們已經可以「看到」單個原子,據稱有人還「看到」了單個電子。但量子力學又禁止我們「看到」至少是低能的光子。例如1mm波長的微波,這是微波中的能量上限,按測不準原理,其位置不確定度近似為波長,1mm的不確定度對光子而言,是天文距離的吧。我們的處境非常尷尬,想徹底證明卻沒法證明,想證偽可眼下沒發現它有什麼錯)

因此,我們目前只能在量子力學的框架下,來驗證其假設的正確性,而不能完全證明其正確性。只有當我們的觀測不能用量子理論說明的時候,那時才有必要考慮拋棄量子化假說。

光的量子性和物質的能級結構是密切關聯的,實際上是量子論的一對孿生兄弟。二者都是一種假設,並無直接實驗證據。假設的正確性只能根據它們導出的結論與大量實驗很好的符合被驗證。如前所述,我們至今未發現有任何明顯的反例存在,但即便如此,對相同的結論是否可能由另一套「非量子性」假設導出,我們不得而知,但可能性是存在的。如果哪一天發現了不可調和的矛盾,量子力學真走到了山窮水盡的地步,相信總會有人提出更好的理論的。現在來看,還不是時候。如果沒有歷史上那幾朵烏雲,很可能普朗克、愛因斯坦和玻爾是誰我們沒一個人會知道。

所以嚴格看來,我前文提出的實驗論據核磁共振和微波爐其實也不能證明無線電波和微波的量子化,只能說明在這兩個波段量子論仍然自洽,並能成功解釋現象。

下面回到樓主的問題,具體討論微波和轉動能級。這里的討論仍然在量子論的框架下進行。我主要從發射光譜的角度來闡述問題,吸收光譜是其逆過程,本質上一樣。微波爐的微波發生器的工作細節我不清楚(但同樣屬於發射光譜),吸收過程的光譜行為我也沒有具體資料,因此無法就此深入討論。稍後再簡單進一步討論。

但氣體分子的轉動光譜(一般處於遠紅外一直可延伸到微波段,具體大小取決於特定分子轉動能級的大小)已被大量詳盡地研究,氣態分子在較低溫度下(數十K)的純轉動光譜是典型的線狀光譜,並幾乎等間距。在溫度較低時,分子平均平動能較小,相互碰撞時一般不足以引發電子能級和振動能級的躍遷(不排除個別能量大的分子可引發這兩種能級的躍遷),但溫度只要不是太低,碰撞時即可能引起轉動能級的躍遷,即平動能減小,轉動能增加。分子位於轉動高能級時,又自發輻射遠紅外或微波光子。其發射的線狀光譜就表明了轉動能級的量子化,等間距就表明了分子相鄰轉動能級之間的間隔相等(該推斷雖然未必一定正確,但除此之外我們找不到更好的解釋)。

附圖中列出了HCl分子的轉動光譜數據,表中的計算值是利用對非剛性轉子模型進行量子力學計算得出的。可以看出量子理論計算值和實驗值的相符程度很高。

其中實驗測得的最小波數為83.03cm-1,波長0.12mm處於遠紅外光區,已接近微波光區。如果分子量更大的氣體分子,根據理論計算,它們的輻射頻率將出現在微波區。如果樓主想實驗驗證某一微波頻率的話,具體方法可參考有關文獻,我相信有人做過類似的工作。

需要說明的是,分子更大,相應頻率更低時,分子能級間隔更小,譜線相互靠的更近,需要使用更高解析度的分光系統,將它們分得足夠遠以致可辨。還有個較難避免的困難在於多普勒變寬和自吸效應這兩個因素的存在將大大增加譜線寬度,通常比測不準原理所限定的自然寬度大幾個數量級,從而造成譜線的重疊,用再好的分光系統也不可能分開。我懷疑附圖中123三條線沒有數據可能與此有關。另一個重要原因,可能是在試驗溫度下實際最低能級並非基態,很可能是第二激發態,如果知道溫度的話應該是可以計算的。還有可能與分子無規運動時偶然的分子間作用(對大量分子而言就不是偶然了)引起平動能的顯著量子化有關(造成轉動能級躍遷的同時伴隨平動能級的躍遷,從而使譜線成為帶狀)。因未看到原圖,上述判斷僅是臆測。記憶中以前看到過純轉動光譜似乎每條線都有,寬度也較窄,一時想不起來在哪見過。

上面討論的都是氣體分子,如果是液體和固體,分子間的相互作用將使轉動能級結構變得極為復雜(正如固體中電子能級的結構一樣)。據我很有限的知識,目前還沒有很好的理論。至於其實驗數據我也沒有資料,但相信能級間隔會變小,對應的吸收發射頻率會紅移。這可以解釋微波爐對水有顯著的熱效應。但可以預料的是,微波吸收譜會是近似連續的,而不會像氣體那樣出現線狀光譜,正因如此,連續的電磁場理論才可能解釋該現象。如果是水蒸汽,根據前面HCl的數據估計,很可能不足以引起轉動能級的躍遷,不會明顯表現熱效應。

最後再補充一個直接驗證微波量子性的實驗,電子自旋共振ESR。其原理與核磁共振有類似之處,它是由微波與電子自旋在磁場中的分裂的能級之間產生的相互作用,當光子能量滿足該能級差時將可能被吸收產生信號。由於應用范圍較窄,故沒有核磁共振普及,本人也未用過。樓主欲知詳情可參考一些現代分析方法和儀器的教材和專著。網路上的介紹過於簡單,恐幫助不大。http://ke..com/view/818954.html?wtp=tt。樓主想親自驗證的話可與有該儀器的高校聯系,不過個人認為意義不大,不太可能發現用量子力學無法說明的現象,同時如前所述要嚴格證明量子性也不可能(如果你不認可該實驗所依據的原理,一定要尋求嚴格證明)。

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看到樓上「大作業F」朋友的解答,忍不住想再說兩句。這位朋友說的第三種方法,我沒見過,不知是否有人做過,但我想說想用任何方法「看見」微波光子恐怕是不可能的(前文已有說明,不妨再說幾句。姑且假定能做到一束微波就是一「串」光子,每個光子間隔1mm,呵呵這一串光子的確粒粒可數,但每個光子的能量分散在1mm方圓內,一萬年以後有沒有人能發明探測這樣小強度光的高靈敏裝置,我不清楚,目前是沒戲)。另外目前看來,無論採用何種光子計數器,所謂的數目都是用絕對光強折算出來的,而不是一個一個「數出」來的。其它的微波探測技術產生的信號也必是連續的(除非像剛才一樣每隔1mm一個),當然人為調制例外。

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我查了一下中文期刊(檢索工具『中國期刊全文資料庫』目前最全的中文科技資料庫),涉及微波譜測量的文獻兩篇,微波譜理論文章若干篇。測量文獻如下:

1.甄夢章.反-1-氟-2-丁烯的微波譜、紅外和拉曼光譜、構象分析、內轉動位壘以及振動分析[J].化學推進劑與高分子材料,1987,(02)

2.王關忠,陸中貞.上海天文台銫鍾改進束光學系統後的微波譜[J].中國科學院上海天文台年刊,1991,(00)

樓主想要全文(其中有測量數據,和譜圖,屬於明顯的線狀光譜)可向我索取。

國外該方面的觀測數據我猜想應較多。樓主想要驗證可補充問題,我將給出檢索結果。

ESR研究中文文獻較多,簡單檢索有2000餘篇。例如:

1.煤及其液化產物的~(13)CCP/MAS/TOSSNMR和ESR研究。波譜學雜志,,2010年02期

2.王廣清,杜立波,張冬艷,徐元超,賀曾,田秋,賈宏瑛,劉揚.鏈接琥珀醯亞胺的線性硝酮的合成與ESR研究[J].波譜學雜志,2010,(01)

NMR測量那就不計其數了全球至少100萬篇以上。核磁共振應用太廣泛了,基本已屬於研究中的常規武器。

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呵呵,我開頭也誤解為樓主一定要尋求嚴格的證明(至少是不遜於黑體輻射的證明),屬於「固執」一派,於是就盡我所知列出了幾個堪比黑體輻射的驗證實驗,試圖打消樓主「懷疑一切」的想法。看了樓主的上文說明,看來我等都狹隘了。不過在具體的測試細節上,我猜想樓主當是目前參與本帖討論的網友中最具權威的人士,我本人對樓主的專業問題就幫不上任何忙了,畢竟測試涉及的電學、光學的細節問題的復雜程度不是非行內人士所能想像的。

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針對「一個微波量子的熱效應變化難道就能使電偶的輸出有相應的變化?」我們來做個非常粗略的計算。以能量最高的300GHz微波量子為例,一個量子的能量為-22次方J量級。假定熱電偶的接觸點質量為1mg,比熱為1J/gK,吸收一個量子後接觸點的溫升為-19次方K量級(溫度是個宏觀概念這么算其實是有問題的,不過只關心數量級的話,估計數量級不會差太多),熱電偶的溫差電動率通常為數十微伏每開,不妨假定採用性能優異的熱電偶可達1mV/K.這樣算來,一個微波量子產生的電動勢大約在-22次方V的量級。

且不說這個電動勢能否被相對准確測量(其難度樓主應比我清楚),先說環境溫度的影響,很明顯任何原因造成的溫度波動必須小於-19次方K,測量結果才有意義,這個溫度控制恐怕太困難了。換句話說,要想測定一個微波量子的溫差電效應的前提是:在現有儀器可以分辨的時段內,熱電偶的一端保證只吸收一個量子,另一端必須保證絕無凈吸收或凈發射一個量子的可能性(不吸收或發射是決不可能的)。這個可能性目前看來是不存在的。所以我傾向於認為試圖利用微波熱效應進而轉換為電效應加以測量的方法證實微波的量子性是不太現實的。

現實的方法還是光譜、波譜法。光譜波譜法的驗證不依賴於輻射強度,無論用多大的強度譜線的位置不變,正如光電效應那樣。樓主有興趣的話可以參考前人是如何在儀器上實現測量的。對它們的工作細節我也不清楚,無法更多討論。

另外單光子技術以前沒太留意過,我前文中關於光子計數的觀點可能落伍了(我一直認為是累積效應)。看了一下網上有《紅外單光子探測器的研製》中科大07年的博士論文,摘要中說「成功的探測到了1550nm單光子脈沖」應視為能探測到的最小頻率的光子(離可見區的末端很有限)。從理論上說,微波可以借鑒這一方法,但實現的前提還是尋找到逸出功極小的光電材料。

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