变化的电场和磁场在空间的传播称为电磁波.docx

一、预习内容 1、实验目的和要求 (1) 掌握电磁波的空间传播特性； (2) 通过对电磁波波长、波腹、波节、驻波的测量进一步认识和掌握电磁波的特性。 2、实验内容和原理 变化的电场和磁场在空间的传播称为电磁波，几列电磁波同时在同一介质中传播时，几列波可以保持各自的特点（波长、振幅、频率、传播方向等）。当两个频率相同、相位差恒定的波源所发出的波叠加时，在空间总会有一些点振动始终加强，而另外一些点始终减弱，因而形成干涉现象。 驻波：频率和振幅均相同、振动方向一致、传播方向相反的两列波叠加后形成的波，如下图1所示。 图1驻波形成示意图 驻波形成时电场可以表示为： 其中是因波程差而造成的相位差； 当时，合成波的振幅最大，Z1的位置为合成波的波腹； 当时，合成波的振幅最小，Z2的位置为合成波的波节。 根据以上分析，若固定感应器，只移动金属板，即只改变第二列波的波程，让驻波得以形成，当从Z1移到Z2时（波腹到波节）的最短波程差为，若此时反射金属板移动的距离为，则： 3、实验所用主要仪器设备（或实验环境） 四极化天线、云台组件、反射板、导轨、电磁波综合教学系统 4、实验方案设计(思路、步骤和方法等) (一) 感应灯明暗变化观察驻波试验步骤 1.将“电磁波综合实验教学系统”机箱背面电源开关打开。 2.按下“电磁波综合实验教学系统”面板右侧部分的“power”按钮，按铝须色变绿，代表系统正在启动。耐心等待系统进入主界面后，系统启动完成。 3.查看四极化天线是否已经架入四极化天线支撑杆，保持四极化天线辐射面与导轨方向相同，然后旋紧四极化天线固定螺钉，并检查四极化天线B，C，D3个端口是否都已连接匹配负载。 4.将一个N型转接头与“电磁波综合实验系统”面板左侧RFA-out接口稳固连接。然后将蓝色高频电缆的一头与N型转接头稳固连接，另一头与四极化天线A端口稳固连接。 5.使用螺丝刀和感应器固定螺丝将振子感应器固定在云台连接块上，再将这一整体放入云台支臂里，保持振子感应器是竖直的，云台支臂与导轨平行，然后用云台支臂固定旋钮固定，最后将云台移动至30cm位置。 6.将反射板放入反射板支撑杆，保持反射板与四极化天线相对，然后旋紧反射板固定螺钉，并将其移动至导轨最右侧。 7.用鼠标左键单击显示屏上实验主界面的“辐射特性”按钮，等待片刻后进入“辐射特性”实验界面。 8.左键单击实验界面的“设置”按钮后弹出参数设置界面，左键单击频率设置文本框，在弹出的小键盘中输入1100并左键单击“OK”按钮，将发射频率置为1100MHz，最后左键单击“设置完毕”按钮，完成设置。 9.按下“电磁波综合实验教学系统”左侧的“TX”按钮。 10.保持按下“TX”按钮，观察振子感应器上的灯泡明暗。随后从远到近移动反射板，观察灯泡明暗变化。 11.以灯泡明暗度判断波腹(波节)的出现。移动反射板，并记观察最初灯卷最亮时金属板位置的坐标Z1，及灯泡最暗时金属板位置的坐标Z2；继续测第二次灯泡最亮时金属板位置的坐标Z1，及灯泡最暗时金属板位置的坐标Z2；由最亮到最暗，最暗到最亮，如此反复，测量结果记入表中。 12.将云台移动到35cm处，然后重复步骤11，记录振子感应器位置在35cm处时，波节出现的位置并计算波长，测量结果记入表中。 13.将云台移动到40cm处，然后重复步骤11，记录振子感应器位置在40cm处时，波节出现的位置并计算波长，测量结果记入表中。 二、实验数据（现象）记录及结果处理 频率 振子位置（cm） 波节1（cm） 波腹1（cm） 波节1（cm） 波腹1（cm） 平均波长（cm） 平均波长 （cm） 1100MHz 30 74.8 81.7 88.6 95.5 27.6 28.5 35 79.3 87 93 99.8 29 40 71.4 78.6 85.8 93.1 29 三、实验结果分析与讨论 （对实验结果进行具体分析，并对实验中出现的问题或错误原因分析，以及改进的办法与建议） 1、不能距离发射源太近，不然容易灯泡烧毁。 2、不能长时间使灯泡处于明亮状态，不然容易造成灯泡烧毁。 3、推动反射板要缓慢，否则容易灯泡直接烧毁。 教师评阅意见 （1）实验预习 (30分)成绩： □预习认真、熟练掌握方法与步骤(30～28) □有预习、基本掌握方法与步骤(27～22) □有预习、但未能掌握方法与步骤(21～18) □没有预习，不能完成实验(17～0) （2）操作过程 (40分)成绩： □遵规守纪、操作熟练、团结协作 (40～37) □遵规守纪、操作正确、有协作 (36～29) □遵规守纪、操作基本正确、无协作 (28～24) □不能遵规守纪、操作不正确、无协作(23～0) （3）结果分析 (30分)