電磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)一報(bào)告

1、電磁場(chǎng)與電磁波測(cè)量 實(shí)驗(yàn)報(bào)告電磁波的反射和折射實(shí)驗(yàn) 學(xué)院： 電子工程學(xué)院 姓名學(xué)號(hào)班級(jí)班內(nèi)序號(hào)米靳隆716岳志恒717王力7182016年03月7日實(shí)驗(yàn)一 電磁波反射和折射實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜426型分光儀的使用方法掌握分光儀驗(yàn)證電磁波反射定律的方法掌握分光儀驗(yàn)證電磁波折射定律的方法2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備S426型分光儀圖1 S426型分光儀3 實(shí)驗(yàn)原理電磁波在傳播過(guò)程中如遇到障礙物，必定要發(fā)生反射，本處以一塊大的金屬板作為障礙物來(lái)研究當(dāng)電磁波以某一入射角投射到此金屬板上所遵循的反射定律，即反射線在入射線和通過(guò)入射點(diǎn)的法線所決定的平面上，反射線和入射線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角。電磁波斜入射到兩種

2、不同媒質(zhì)分界面上時(shí)會(huì)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，同時(shí)，分界面對(duì)電磁波的反射和折射現(xiàn)象與入射波的極化方向有關(guān)。4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟4.1 熟悉分光儀的結(jié)構(gòu)和調(diào)整方法 4.2 連接儀器，調(diào)整系統(tǒng)儀器連接時(shí)，兩喇叭口面應(yīng)相互正對(duì)，它們各自的軸線應(yīng)在一條直線上，指示兩喇叭的位置的指針?lè)謩e指于工作平臺(tái)的90刻度處，將支座放在工作平臺(tái)上，并利用平臺(tái)上的定位銷和刻線對(duì)正支座，拉起平臺(tái)上的四個(gè)壓緊螺釘旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度后放下，即可壓緊支座。 4.3 測(cè)量入射角和反射角反射金屬板放到支座上時(shí)，應(yīng)使金屬板平面與支座下面的小圓盤上的某一對(duì)刻線一致。而把帶支座的金屬反射板放到小平臺(tái)上時(shí)，應(yīng)使圓盤上的這對(duì)與金屬板平面一致的刻線與小平臺(tái)

3、上相應(yīng)90度的一對(duì)刻線一致。這是小平臺(tái)上的0刻度就與金屬板的法線方向一致。轉(zhuǎn)動(dòng)小平臺(tái)，使固定臂指針指在某一角度處，這角度讀數(shù)就是入射角，然后轉(zhuǎn)動(dòng)活動(dòng)臂在表頭上找到一最大指示，此時(shí)活動(dòng)臂上的指針?biāo)傅目潭染褪欠瓷浣?。如果此時(shí)表頭指示太大或太小，應(yīng)調(diào)整衰減器、固態(tài)振蕩器或晶體檢波器，使表頭指示接近滿量程。做此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，入射角最好取30至65度之間。因?yàn)槿肷浣翘蠼邮芾扔锌赡苤苯咏邮苋肷洳?。做這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意系統(tǒng)的調(diào)整和周圍環(huán)境的影響。5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與誤差分析5.1 金屬板全反射實(shí)驗(yàn)5.1.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表1 金屬全反射實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄入射角(度)3035404550556065入射角(度)左側(cè)28.8

4、33.936.243.250.956.458.263.0右側(cè)31.235.940.645.751.958.163.569.05.1.2 數(shù)據(jù)分析理論上的反射角應(yīng)等于入射角，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的反射角在與入射角接近的角度附近有兩個(gè)不同的峰值，但與入射角值，驗(yàn)證了電磁波的反射定律。但是隨著入射角的增大，入射角和反射角的差值有逐漸增大的趨勢(shì)。5.1.3 誤差分析1. 實(shí)驗(yàn)儀器本身存在系統(tǒng)誤差，兩個(gè)喇叭天線、反射板之間無(wú)法實(shí)現(xiàn)絕對(duì)的平行或垂直。2. 環(huán)境影響產(chǎn)生誤差，分光儀的一側(cè)是墻壁，而另一側(cè)是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)空間，兩側(cè)環(huán)境帶來(lái)不同的且不穩(wěn)定的漫反射，從而干擾了電磁波。隨著入射角的增大，兩個(gè)喇叭天線之間的距離越大，環(huán)

5、境影響產(chǎn)生的誤差也就越顯著。3. 讀數(shù)誤差，人為的讀數(shù)存在隨機(jī)誤差。5.2 觀察介質(zhì)板（玻璃板）上的反射和折射實(shí)驗(yàn)將金屬板換做玻璃板，觀察、測(cè)試電磁波在該介質(zhì)板上的反射和折射現(xiàn)象，計(jì)算反射系數(shù)和透射系數(shù)，驗(yàn)證透射系數(shù)和反射系數(shù)相加是否等于1。5.2.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表2 玻璃板反射和折射實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄入射角（）3035404550556065反射角（）3336.841.2455153.56061.5透射角（）1825.532.535.54646.557.561.5入射波強(qiáng)度（A）94.094.094.094.094.094.094.094.0反射波強(qiáng)度（A）51.652.855.059.064.16

6、8.970.774.9透射波強(qiáng)度（A）43.8 46.5 36.3 35.3 28.5 26.7 21.6 20.2 反射系數(shù)0.549 0.562 0.585 0.627 0.682 0.733 0.752 0.797 透射系數(shù)0.4660.495 0.386 0.376 0.303 0.284 0.230 0.215 反射系數(shù)+透射系數(shù)1.015 1.0570.971 1.004 0.985 1.017 0.982 1.012 5.2.2 理論分析因?yàn)槟芰渴睾?，所以入射波的能量在不考慮空間能量損耗的情況下，可以近似認(rèn)為是反射波和透射波的能量之和。所以有入射波能量=透射波能量+反射波能量透射

7、波能量入射波能量+反射波能量入射波能量=15.2.3 數(shù)據(jù)分析隨著入射角的增大，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本符合反射波的強(qiáng)度增大，反射系數(shù)增大，透射波強(qiáng)度減小，透射波系數(shù)減小的趨勢(shì)，符合理論結(jié)果。5.2.4 誤差分析1. 實(shí)驗(yàn)儀器本身存在系統(tǒng)誤差，兩個(gè)喇叭天線、玻璃板之間無(wú)法實(shí)現(xiàn)絕對(duì)的平行或垂直。因此，在試驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)測(cè)量起始值會(huì)隨環(huán)境改變而有所不同。2. 環(huán)境影響產(chǎn)生誤差，分光儀的一側(cè)是墻壁，而另一側(cè)是實(shí)驗(yàn)室內(nèi)空間，兩側(cè)環(huán)境帶來(lái)不同的且不穩(wěn)定的漫反射，從而干擾了電磁波。3. 讀數(shù)誤差，人為的讀數(shù)存在隨機(jī)誤差。4. 由于在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，存在著多組的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，因此其他的實(shí)驗(yàn)設(shè)備難免產(chǎn)生影響。隨著入射角的增大，反射

8、角、反射波強(qiáng)度、透射角、透射波強(qiáng)度的誤差有一定的波動(dòng)，沒(méi)有明顯規(guī)律。推測(cè)主要原因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室內(nèi)有風(fēng)及其他實(shí)驗(yàn)組發(fā)出的電磁波，使得對(duì)電磁波的干擾也不穩(wěn)定。6 思考題1、在衰減器旁邊的螺釘什么作用？答：可變衰減器用來(lái)改變微波信號(hào)幅度的大小，衰減器的度盤指示越大，對(duì)微波信號(hào)的衰減也越大，通過(guò)調(diào)節(jié)衰減器旁邊的螺釘調(diào)節(jié)微波信號(hào)幅度大小，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)螺釘微波信號(hào)幅度變大，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)螺釘微波信號(hào)幅度變小。2、電磁波的反射和激光的反射有何相同以及不同之處？答：相同之處是都遵循光的反射定律。不同之處是，激光是能量集中的光束，沿直線傳播，其反射類似于可見(jiàn)光，不易受到干擾。而電磁波波長(zhǎng)范圍較寬，以波面的形式傳播，也以波面的形式反射。3.測(cè)量反射角過(guò)程中，出現(xiàn)幾次極大值，為什么？答：測(cè)量時(shí)接收喇叭在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可能直接接收到來(lái)自發(fā)射喇叭的電磁波，而這部分電磁波的大小會(huì)隨著角度變化而變化，加上反射的電磁波，就可能形成兩個(gè)極大值。4、透射系數(shù)和反射系數(shù)相加是否等于1？為什么，進(jìn)行誤差分析。答：透射系數(shù)和反射系數(shù)相加不絕對(duì)等于1，誤差主要來(lái)自儀器誤差、環(huán)境誤差和讀數(shù)誤差，且做實(shí)驗(yàn)時(shí)有風(fēng)和周圍人的走動(dòng)，還有來(lái)自其他實(shí)驗(yàn)組的電磁波的影響，對(duì)實(shí)驗(yàn)也有比較大的影響，使產(chǎn)生的誤差不存在明顯的規(guī)律。7 實(shí)驗(yàn)總結(jié)與心得通過(guò)