电磁场与微波测量实验..docx

北京邮电大学电磁场与微波测量实验报告学院： 班级：撰写人： 组员： 实验指导教师: 实验一 电磁波反射和折射实验一、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。二、实验设备与仪器S426型分光仪三、实验原理电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生折射，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。验证均匀平面波在无耗媒质中的传播；均匀平面波在有耗媒质中的传播；均匀平面波垂直入射理想导体表面的传播特性；均匀平面波垂直入射理想电解质表面的传播特性。实验内容与步骤熟悉分光仪的结构和调整方法连接仪器，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。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。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。入射角取30至65度之间。实验原始数据及数据处理金属板全反射实验入射角（度）3035404550556065反射角（度）左侧24.531.438.24446.45358.765.8右侧33.837.24345.550.15559.866.5平均值29.234.340.644.848.35459.366.2入射角与反射角的差值（绝对值）0.80.70.60.21.710.71.2数据分析：从表格中的测量数据可以看出，测得的反射角与入射角有偏差。按照反射定律，反射角应该等于入射角。因此除了测量误差外，可能的原因是由于仪器的放置不够准确，例如两喇叭口面没有水平，活动臂并非水平等，造成了系统误差。当然，周围同时进行的实验也可能会对此造成误差。但从总体的数据走势上看，依然是满足反射定律的，即在一定的误差范围内，可以认为反射角等于入射角。2.观察介质板（玻璃板）上的反射和折射实验（总电流65μA）将金属板换做玻璃板，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，验证透射系数和反射系数相加是否等于1 。实验步骤参照金属板全反射实验，只需把金属板换成玻璃板，其余步骤类似。测量数据如下：入射角(度)3035404550556065反射角(度)22.530363946495759反射电流(μA)3636374250475145反射系数0.4620.5540.5690.6460.7690.7230.7840.692折射角(度)242832.8364246.55255折射电流(μA)252527252517149折射系数0.3850.3850.4150.3850.3850.2620.2150.138反射系数与折射系数之和0.8470.9390.9841.0311.1540.9850.9990.82数据分析：由上表可见，透射系数和反射系数相加并不严格等于1，而是在1左右波动，这可能是由于仪器误差以及环境影响，导致发射天线所发射的电磁波没有全部到达接收天线而引起的。当然实验也存在由于读数和操作而造成的误差，但在误差范围内，还是可以认为透射系数和反射系数相加等于1。思考题1.在衰减器旁边的螺钉有什么作用？答：衰减器旁边的螺钉主要是调节入射电磁波的能量强度，起调节波强的作用。2.电磁波的反射和激光的反射有何相同之处以及不同之处？答：相同之处是它们都遵循反射定律，即反射角等于入射角；不同之处是低频电磁波反射能量比较分散，而激光反射能量比较集中。3.测量反射角过程中，出现几次极大值，为什么？答：测量反射角过程中，应出现2次极大值，一次是因为发生全反射，一次是因为产生布儒斯特角，两次能量达到极大。4.透射系数和反射系数相加是否等于1？为什么，进行误差分析。答：透射系数与反射系数之和在1左右波动，在误差范围内可认为等于1。误差来源于仪器的系统误差、周围环境的影响、数据的读数误差、以及由于发射天线发射的电磁波没有全部到达接收天线因而在计算透射系数和反射系数时产生误差。实验二 单缝衍射实验一、实验目的掌握电磁波的单缝衍射时衍射角对