Lab 32C — การสะท้อนคลื่นไมโครเวฟ

▲ มุมมองด้านบน (Plan View)

◀ มุมมองด้านข้าง (Side View)

🔧 โหมด

📝 ขั้นตอนทดลอง

①กด 🎲 สุ่มใหม่

②ลากตัวรับสัญญาณทั้ง 2 มุมมอง หาจุดที่สัญญาณ แรงสุด

③กด ✓ เสร็จสิ้น → กด 📝 บันทึก

④ดูผล 3D + ตาราง %Error → ทำซ้ำ 5–8 ครั้ง

📡 สัญญาณ

0.0%

📐 มุมที่วัดได้

θ₁ (Plan View)

—

θ₂ (Side View)

—

φ รวม

—

θ = φ/2 (มุมตกกระทบ)

—

ระนาบการสะท้อนเอียง

0° (แนวราบ)

คำแนะนำ: ลาก RX (สี่เหลี่ยม) ในมุมมองด้านบน→ปรับแนวราบ · มุมมองด้านข้าง→ปรับแนวดิ่ง · หาสัญญาณแรงสุด

📋 ตารางบันทึก

#	θ จริง	θ วัด	%Err	เอียง จริง	เอียง วัด

📦 อุปกรณ์ (ใน Simulation)

ตัวส่งคลื่นไมโครเวฟ (TX) — แสดงเป็นวงกลม ไม่มีทิศทาง เพื่อไม่ให้นักเรียนทราบทิศรังสี (λ ≈ 3 cm)
แผ่นสะท้อน (Reflector) — แผ่นโลหะ 20×20 cm
ตัวรับสัญญาณ (RX) — แสดงเป็นสี่เหลี่ยม ลากได้ 2 แกน (ราบ+ดิ่ง) พร้อมมิเตอร์วัดสัญญาณ

🔬 วิธีการทดลอง — โหมดบันทึกเอง

กด "🎲 สุ่มใหม่" — ระบบสุ่มมุมตกกระทบ (θ_H = 15°–75°) และมุมระนาบ (θ_V = ±18°)
สังเกต — ตัวส่ง (วงกลม) ปรากฏในมุมมองทั้ง 2 แต่ ไม่แสดงทิศของรังสี
ลาก RX ในมุมมองด้านบน (ซ้าย-ขวา) → ปรับมุมแนวราบ
ลาก RX ในมุมมองด้านข้าง (บน-ล่าง) → ปรับมุมแนวดิ่ง
ดูมิเตอร์สัญญาณ → ค่อยๆ หาจุดที่สัญญาณแรงสุด (peak ≈ 100%)
อ่านค่า φ — panel แสดง φ แนวราบ และ φ แนวดิ่ง (มุมระหว่าง TX กับ RX วัดจาก reflector)
คำนวณ θ = φ / 2 — panel คำนวณให้อัตโนมัติ
กด "✓ เสร็จสิ้น" → ล็อกตำแหน่ง → กด "📝 บันทึก" → ระบบเปิดเผยค่าจริง + %Error
ทำซ้ำ 5–8 ครั้ง ตรวจสอบว่า θ ที่วัดได้ ≈ ค่าจริง

⚡ โหมดอัตโนมัติ

สลับไปโหมด "⚡ อัตโนมัติ" → ตั้งจำนวนครั้ง → กด "▶ สแกน"
ระบบสุ่มมุม สแกนหา peak อัตโนมัติ (มี noise เล็กน้อย) แล้วบันทึกทุกครั้ง

📊 ตารางบันทึกผล

#	θ_H จริง (°)	θ_V จริง (°)	θ_H วัด (°)	θ_V วัด (°)	%Error H	\|ΔV\| (°)
1	30	+8	…	…	…	…
2	55	-12	…	…	…	…

สูตร: φ = มุมระหว่าง TX กับ RX (จาก reflector) · θ = φ/2
%Error_H = |θ_H_จริง − θ_H_วัด| / θ_H_จริง × 100 · |ΔV| = |θ_V_จริง − θ_V_วัด|
เกณฑ์: %Error_H < 5% · |ΔV| < 3°

📡 คลื่นไมโครเวฟ

คลื่นไมโครเวฟเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ความยาวคลื่น 1 mm – 30 cm (1–300 GHz) ในการทดลองนี้ใช้ λ ≈ 3 cm (~10 GHz) มีสมบัติเหมือนแสง — สะท้อน หักเห เลี้ยวเบน — แต่ λ ใหญ่กว่ามาก จึงสังเกตได้ง่าย

🪞 กฎการสะท้อน

รังสีตกกระทบ Normal และรังสีสะท้อนอยู่ในระนาบเดียวกัน
มุมตกกระทบ = มุมสะท้อน (θᵢ = θᵣ)

θᵢ = θᵣ

🔄 ความสัมพันธ์ φ กับ θ

φ = มุมรวมระหว่างรังสีตกกระทบกับรังสีสะท้อน (วัดจากตำแหน่ง TX ถึง RX ผ่าน reflector)

φ = θᵢ + θᵣ = 2θ → θ = φ / 2

สมบัตินี้ใช้ได้ทั้งแนวราบและแนวดิ่ง — ถ้าระนาบตกกระทบเอียง φ_V ≠ 0° กฎการสะท้อนยังใช้ได้เหมือนเดิมในทั้ง 2 มิติ

📈 ผลที่คาดหวัง

กราฟ θ_จริง vs θ_วัด เป็นเส้นตรง slope = 1 ผ่านจุดกำเนิด

🔢 %Error

%Error = |θ_จริง − θ_วัด| / θ_จริง × 100

ตัวอย่าง: θ_H จริง = 40°, วัดได้ 38° → %Error = 5.0%

เกณฑ์: %Error_H < 5% · |ΔV| < 3°