电磁场与波实验报告.docx

电磁场与波实验报告 篇一：电磁场与电磁波实验报告 2 　　电磁场与电磁波实验报告  　　实验一 电磁场参量的测量 　　一、 实验目的　　1、 在学习均匀平面电磁波特性的基础上，观察电磁波传播特性互相垂直。　　2、 熟悉并利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长?，并确定电磁波　　的相位常数?和波速?。　　二、 实验原理　　两束等幅、同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内从相同（或相反）　　方向传播时，由于初始相位不同发生干涉现象，在传播路径上可形成驻波场分布。本实验正是利用相干波原理，通过测定驻波场节点的分布，求得自由空间内电磁波波长?的值，再由 ??2?，???f?　　得到电磁波的主要参量：?和?等。 　　本实验采取了如下的实验装置 　　设入射波为Ei?E0ie?j?，当入射波以入射角?1向介质板斜投射时，则在　　分界面上产生反射波Er和折射波Et。设介质板的反射系数为R，由空气进入介质板的折射系数为T0，由介质板进入空气的折射系数为Tc，另外，可动板　　Pr2和固定板Pr1都是金属板，其电场反射系数都为-1。在一次近似的条件下，　　接收喇叭处的相干波分别为Er1??RT0TcE0ie?j?1，Er2??RT0TcE0ie?j?2　　这里 ?1???2Lr1?Lr3???Lr1；?2???2Lr2?Lr3????2Lr1?2?L?Lr3???L2；　　其中?L?L2?L1。　　又因为L1为定值，L2则随可动板位移而变化。当Pr2移动?L值，使Pr3有零指示输出时，必有Er1与Er2反相。故可采用改变Pr2的位置，使Pr3输出最大或零指示重复出现。从而测出电磁波的波长?和相位常数?。下面用数学式来表达测定波长的关系式。　　在Pr3处的相干波合成为Er?Er1?Er2??RT0TcE0ie?j?1?e?j?2 　　?? 　　或写成 Er??2RT0TcE0icose式中????1??2?2??L　　??　　????　　?j??12???　　（1-2）　　为了测量准确，一般采用Pr3零指示法，即cos??　　???(2n?1)?，n=0,1,2......　　?0　　或　　这里n表示相干波合成驻波场的波节点（Er?0）数。同时，除n=0以外的n值，又表示相干波合成驻波的半波长数。故把n=0时Er?0驻波节点为参考节点的位置L0 又因 　　?2?? 　　???2???L　　???　　???L ?　　（1-3）　　?2?　　故 ?2n?1???2?　　?? 　　(1-4) 　　或　　4?L?(2n?1)?　　由（1-4）式可知，只要确定驻波节点位置及波节数，就可以确定波长的　　值。当n=0的节点处L0作为第一个波节点，对其他N值则有：　　n=1，4?L?4?L1?L0??2? ,对应第二个波节点，或第一个半波长数。 n=1，4?L?4?L2?L1??2? ,对应第三个波节点，或第二个半波长数。　　?　　n=n，4?L?4?Ln?Ln?1??2?　　,对应第n+1个波节点，或第n个半波长数。　　把以上各式相加，取波长的平均值得 　　2?Ln?L0? ?? 　　n代入得到电磁波的参量?,?,?等值。　　（1-5） 　　三、 实验步骤 　　（1） 整体机械调整：调整发射喇叭Pr0，接收喇叭Pr3，使其处于同种极化　　状态。　　（2） 安装反射板，半透射板：注意反射板Pr1与Pr2轴向成90度角，半透射　　板轴向与Pr1轴向成45度角，并注意反射板Pr1与Pr2的法向分别与　　Pr3,Pr0轴向重合。　　（3） 将所有调整到位部分用螺钉锁紧，调整发射端的衰减器以控制信号电　　平，使Pr3表头指示为80。　　（4） 旋转游标使可移动反射板Pr2的起始位置在最右侧（或最左侧），用旋　　转手柄移动Pr2使所有节点位置处，Pr3表头指示都为0.此时说明整个　　系统调整到位。　　（5） 测量：用旋转手柄使反射板移动，从表头上测出n+1个零点，同时从　　读数机构上得到所有节点位置L0到Ln，并记录。　　（6） 连续测量3次，用公式（1-5）计算波长，并将3次波长求平均值，取　　3或4即可。 （7） 用所测波长计算?,?值。　　四、 实验数据　　五、 实验结果整理，误差分析　　?　　2 　　? 　　43.039?58.692?11.342?26.458　　?15.983(mm)　　4　　??31.966mm；　　f?9.3787GHZ　　c　　理论上???31.987(mm)　　f　　误差=　　31.987?31.966　　?100%?0.0657%　　31.987