北邮电磁场实验_电磁波反射和折射实验..docx

北京邮电大学电磁场与微波测量实验学院：电子工程学院班级：2013210901组员：组号：第九组实验一电磁波反射与折射实验1、实验目的1.熟悉S426型分光仪的使用方法;2.掌握分光仪验证电磁波反射定律的方法;3.掌握分光仪验证电磁波折射定律的方法;2、实验设备与仪器S426型分光仪。3、实验内容与步骤1.熟悉分光仪的结构和调整方法。2.连接仪器，调整系统。仪器连接时，两喇叭口面应相互正对，它们各自的轴线应在一条直线上，指示两喇叭的位置的指针分别指于工作平台的90刻度处，将支座放在工作平台上，并利用平台上的定位销和刻线对正支座，拉起平台上的四个压紧螺钉旋转一个角度后放下，即可压紧支座。3.测量入射角和反射角。反射金属板放到支座上时，应使金属板平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致。而把带支座的金属反射板放到小平台上时，应使圆盘上的这对与金属板平面一致的刻线与小平台上相应90度的一对刻线一致。这是小平台上的0刻度就与金属板的法线方向一致。转动小平台，使固定臂指针指在某一角度处，这角度读数就是入射角，然后转动活动臂在表头上找到一最大指示，此时活动臂上的指针所指的刻度就是反射角。如果此时表头指示太大或太小，应调整衰减器、固态振荡器或晶体检波器，使表头指示接近满量程。做此项实验，入射角最好取30至65度之间。因为入射角太大接受喇叭有可能直接接受入射波。做这项实验时应注意系统的调整和周围环境的影响。电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反射，本处以一块大的金属板作为障碍物来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上所遵循的反射定律，即反射线在入射线和通过入射点的法线所决定的平面上，反射线和入射线分居在法线两侧，反射角等于入射角。3.实验数据与分析记录实验测得数据，验证电磁波的反射定律因为我们组在靠墙位置，活动臂向右侧能测到的最大反射角是16度，所以本实验中只测了左侧数据。3.1金属板全反射实验3.1.1实验测量数据入射角30°35°40°45°50°55°60°65°反射角（左侧）28.2°33.9°38.2°43.9°48.1°53.0°59.2°63.8°|入射角-反射角|1.8°1.1°1.8°1.1°1.9°2.0°0.8°1.2°3.1.2理论分析根据电磁波的反射原理，反射线在入射线和通过射点的法线所决定的平面上，反射线和入射线分居在法线两侧，反射角等于入射角。微波的频率很高在导体表面发生全反射，可用一块大金属板作为反射板。3.1.3实验分析从总体上看，入射角与反射角相差较小，不超过2度，可以近似认为相等，验证了电磁波的反射定律。3.1.4误差分析实验结果存在误差，误差原因可能如下：1.由于仪器产生的系统误差无法避免。发射天线和接收天线不能调到绝对的水平和垂直，反射金属板不是绝对的平面，也影响入射角和反射角的大小。2.由于环境因素造成的误差，比如靠墙，周围障碍物多，其他仪器发射电磁波，测量过程中人员走动等等，都会影响实验结果。3.读数误差。刻度盘的读数会产生随机误差。以入射角不会完全等于反射角，由差值一栏可以看出在60度左右的误差最小。越向两边误差越大，说明测量仪器在60度的入射角能产生最好的特性。3.2观察介质板（玻璃板）上的反射和折射实验将金属换做玻璃板，观察、测试电磁波在该介质板上的反射和折射现象，自行设计实验步骤和表格，计算反射系数和透射系数，验证透射系数2和反射系数2相加是否等于1 。3.2.1实验测量数据入射角30°35°40°45°50°55°60°65°入射波强度（uA）88.088.088.088.088.088.088.088.0反射波强度（uA）52.058.062.060.064.068.068.872.0透射波强度（uA）30.026.222.622.020.218.418.020.0反射系数20.5910.6590.7050.6820.7270.7730.7820.818透射系数20.3410.2980.2570.2500.2300.2090.2050.227反射系数2+透射系数20.9320.9570.9620.9320.9570.9820.9871.0453.2.2理论分析入射波强度=反射波强度+透射波强度，透射系数=透射波的电场强度/入射波的电场强度，反射系数=反射波的电场强度/入射波的电场强度，所以反射系数2+透射系数2=13.2.3实验分析从总体上看，反射系数2与透射系数2相加近似为1，在误差范围内可认为反射系数2+透射系数2=1。3.2.4误差分析实验结果存在误差，误差原因可能如下：1.由于仪器产生的系统误差无法避免。发射天线和接收天线不能调到绝对的水平和垂直，反射金属板不是绝对的平面，也影响入射角和反射角的大小。2.由于环境因素造成的误差，比如靠墙，周围障碍物多，其他仪器发射电磁波，