電磁場與微波測量實驗

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1、北京郵電大學(xué)電磁場與微波測量實驗報告學(xué)院：班級：撰寫人：組員：實驗指導(dǎo)教師:實驗一電磁波反射和折射實驗一、實驗?zāi)康?.熟悉S426型分光儀的使用方法；2.掌握分光儀驗證電磁波反射定律的方法；3.掌握分光儀驗證電磁波折射定律的方法。二、實驗設(shè)備與儀器S426型分光儀三、實驗原理電磁波在傳播過程中如遇到障礙物，必定要發(fā)生折射，本處以一塊大的金屬板作為障礙物來研究當電磁波以某一入射角投射到此金屬板上所遵循的反射定律，即反射線在入射線和通過入射點的法線所決定的平面上，反射線和入射線分居在法線兩側(cè)，反射角等于入射角。驗證均勻平面波在無耗媒質(zhì)中的傳播；均勻平面波在有耗媒質(zhì)中的傳播；均勻平面波垂直入射理想導(dǎo)

2、體表面的傳播特性；均勻平面波垂直入射理想電解質(zhì)表面的傳播特性。四、實驗內(nèi)容與步驟1.熟悉分光儀的結(jié)構(gòu)和調(diào)整方法2.連接儀器，調(diào)整系統(tǒng)儀器連接時，兩喇叭口面應(yīng)相互正對，它們各自的軸線應(yīng)在一條直線上，指示兩喇叭的位置的指針分別指于工作平臺的90刻度處，將支座放在工作平臺上，并利用平臺上的定位銷和刻線對正支座，拉起平臺上的四個壓緊螺釘旋轉(zhuǎn)一個角度后放下，即可壓緊支座。3.測量入射角和反射角反射金屬板放到支座上時，應(yīng)使金屬板平面與支座下面的小圓盤上的某一對刻線一致。而把帶支座的金屬反射板放到小平臺上時，應(yīng)使圓盤上的這對與金屬板平面一致的刻線與小平臺上相應(yīng)90度的一對刻線一致。這是小平臺上的0刻度就與金

3、屬板的法線方向一致。轉(zhuǎn)動小平臺，使固定臂指針指在某一角度處，這角度讀數(shù)就是入射角，然后轉(zhuǎn)動活動臂在表頭上找到一最大指示，此時活動臂上的指針所指的刻度就是反射角。調(diào)整衰減器、固態(tài)振蕩器或晶體檢波器，使表頭指示接近滿量程。入射角取30至65度之間。五、實驗原始數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理1.金屬板全反射實驗入射角（度）3035404550556065反射角（度）左側(cè)24.531.438.24446.45358.765.8右側(cè)33.837.24345.550.15559.866.5平均值29.234.340.644.848.35459.366.2入射角與反射角的差值（絕對值）0.80.70.60.21.710.7

4、1.2數(shù)據(jù)分析：從表格中的測量數(shù)據(jù)可以看出，測得的反射角與入射角有偏差。按照反射定律，反射角應(yīng)該等于入射角。因此除了測量誤差外，可能的原因是由于儀器的放置不夠準確，例如兩喇叭口面沒有水平，活動臂并非水平等，造成了系統(tǒng)誤差。當然，周圍同時進行的實驗也可能會對此造成誤差。但從總體的數(shù)據(jù)走勢上看，依然是滿足反射定律的，即在一定的誤差范圍內(nèi)，可以認為反射角等于入射角。2.觀察介質(zhì)板（玻璃板）上的反射和折射實驗（總電流65μA）將金屬板換做玻璃板，觀察、測試電磁波在該介質(zhì)板上的反射和折射現(xiàn)象，自行設(shè)計實驗步驟和表格，計算反射系數(shù)和透射系數(shù)，驗證透射系數(shù)和反射系數(shù)相加是否等于1。實驗步驟參照金屬板全反射實

5、驗，只需把金屬板換成玻璃板，其余步驟類似。測量數(shù)據(jù)如下：入射角(度)3035404550556065反射角(度)22.530363946495759反射電流(μA)3636374250475145反射系數(shù)0.4620.5540.5690.6460.7690.7230.7840.692折射角(度)242832.8364246.55255折射電流(μA)252527252517149折射系數(shù)0.3850.3850.4150.3850.3850.2620.2150.138反射系數(shù)與折射系數(shù)之和0.8470.9390.9841.0311.1540.9850.9990.82數(shù)據(jù)分析：由上表可見，透射系數(shù)

6、和反射系數(shù)相加并不嚴格等于1，而是在1左右波動，這可能是由于儀器誤差以及環(huán)境影響，導(dǎo)致發(fā)射天線所發(fā)射的電磁波沒有全部到達接收天線而引起的。當然實驗也存在由于讀數(shù)和操作而造成的誤差，但在誤差范圍內(nèi)，還是可以認為透射系數(shù)和反射系數(shù)相加等于1。四、思考題1.在衰減器旁邊的螺釘有什么作用？答：衰減器旁邊的螺釘主要是調(diào)節(jié)入射電磁波的能量強度，起調(diào)節(jié)波強的作用。2.電磁波的反射和激光的反射有何相同之處以及不同之處？答：相同之處是它們都遵循反射定律，即反射角等于入射角；不同之處是低頻電磁波反射能量比較分散，而激光反射能量比較集中。3.測量反射角過程中，出現(xiàn)幾次極大值，為什么？答：測量反射角過程中，應(yīng)出現(xiàn)2次

7、極大值，一次是因為發(fā)生全反射，一次是因為產(chǎn)生布儒斯特角，兩次能量達到極大。4.透射系數(shù)和反射系數(shù)相加是否等于1？為什么，進行誤差分析。答：透射系數(shù)與反射系數(shù)之和在1左右波動，在誤差范圍內(nèi)可認為等于1。誤差來源于儀器的系統(tǒng)誤差、周圍環(huán)境的影響、數(shù)據(jù)的讀數(shù)誤差、以及由于發(fā)射天線發(fā)射的電磁波沒有全部到達接收天線因而在計算透射系數(shù)和反射系數(shù)時產(chǎn)生誤差。實驗二單縫衍射實驗一、實驗?zāi)康恼莆针姶挪ǖ膯慰p衍射時衍