《电磁场理论与微波技术》实验指导书.doc

《电磁场理论与微波技术》 曹新容 编撰 闽江学院计算机实验教学中心印制目 录 实验一 电磁波反射实验………………………………………………3 实验二 单缝衍射实验…………………………………………………5 实验三 双缝干涉实验…………………………………………………7 实验四 迈克尔逊干涉实验……………………………………………9 实验五 偏振实验…………………………………………………… 11 实验六 布拉格衍射实验…………………………………………… 12 实验一 电磁波反射实验 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 二、预习内容 电磁波的反射定律 三、实验设备与仪器 S426型分光仪 四、实验原理 电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反射，我们用一块大的金属板作为障碍物，测量当电波以某一入射角投射到此金属板上的反射角，验证电磁波的反射定律。 五、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 如图1所示，仪器连接时，两喇叭口面应互相正对，它们各自的轴线应在一条直线上。指示两喇叭位置的指针分别指于工作平台的900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（与支座上刻线对齐）拉起平台上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 反射全属板放到支座上时，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900刻度的一对刻线一致。这时小平台上的00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。 图1 反射实验仪器的布置 六、实验报告 记录实验测得数据，验证电磁波的反射定律。 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衍射波强度的影响 二、预习内容 电磁波单缝衍射现象 三、实验设备 S426型分光仪 四、实验原理 当一平面波入射到一宽度和波长可比拟的狭缝时， a 就要发生衍射的现象。在缝后面出现的衍射波强度并不 是均匀的，中央最强，同时也最宽。在中央的两侧衍射 波强度迅速减小，直至出现衍射波强度的最小值，即一 级极小，此时衍射角为，其中λ是波长，a是 图2－1 单缝衍射 狭缝宽度。两者取同一长度单位，然后，随着衍射角增大，衍射波强度又逐 渐增大，直至出现一级极大值，角度为：(如图2－1所示) 五、实验内容与步骤 如图2－2所示，仪器连接时，预先接需要调整单缝衍射板的缝宽，当该板放到支座上时，应使狭缝平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致，此刻线应与工作平台上的900刻度的一对线一致。转动小平台使固定臂的指针在小平台的1800处，此时小平台的00就是狭缝平面的法线方向。这时调整信号电平使表头指示接近满度。然后从衍射角00开始，在单缝的两侧使衍射角每改变10读取一次表头读数，并记录下来。 图2－2 单缝衍射实验仪器的布置 六、实验报告 记录实验测得数据，画出单缝衍射强度与衍射角的关系曲线，根据微波波长和缝宽算出一级极小和一级极大的衍射角，与实验曲线上求得的一级极小和极大的衍射角进行比较。 实验三 双缝干涉实验 一、实验目的 掌握来自双缝的两束中央衍射波相互干涉的影响 二、预习内容 电磁波双缝干涉现象 三、实验设备 S426型分光仪 四、实验原理 a 当一平面波垂直入射到一金属板的两条狭线， 则每一条狭键就是次级波波源。由两缝发出的次级 b 波是相干波，因此在金属板的背后面空间中，将产 生干涉现象。当然，光通过每个缝也有衍射现象。 因此实验将是衍射和干涉两者结合的结果。为了只 研究主要是由于来自双缝的两束中央衍射波相互干 涉的结果，令双缝的缝宽a接近λ，例如：λ=32mm， a a=40mm，这时单缝的一级极小接近530。因此取较大的 图3－1 双缝干涉 b，则干涉强度受缝衍射的影响小，当b较小时，干涉强度受单缝衍射影响大（如图3－1所示）。 干涉加强的角度为：，式中K=l、2、……； 干涉减弱的角度为：式中K=l、2、……。 五、实验内容与步骤 如图3－2所示，仪器连接时，预先接需要调整双缝缝衍射板的缝宽，当该板放到支座上时，应使狭缝平面与支座