實驗一：電磁波反射和折射實驗

電磁場與微波測量第一次實驗——電磁場與微波測量實驗2017-3-11院系：電子工程學(xué)院2017-3-11院系：電子工程學(xué)院 班級：2014211201組號：7組 組員：梁嘉琪（報告）李婉婷學(xué)號：20142108192014210820 一、實驗?zāi)康?、熟悉S426型分光儀的使用方法。2、掌握分光儀驗證電磁波反射定律的方法。3、掌握分光儀驗證電磁波折射定律的方法。二、實驗設(shè)備與儀器S426型分光儀三、實驗原理電磁波在傳播過程中如遇到障礙物，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入射點的法線所決定的平面上，反射線和入射線分居在法線兩側(cè)，反射角等于入射角。驗證均勻平面波在無耗媒質(zhì)中的傳播特性；均勻平面波垂直入射理想電解質(zhì)表面的傳播特性。四、實驗內(nèi)容與步驟1、熟悉分光儀的結(jié)構(gòu)和調(diào)整方法。2、連接儀器，調(diào)整系統(tǒng)。儀器連接時，兩喇叭口面應(yīng)互相正對，他們各自的軸線應(yīng)在一條直線上。指示兩喇叭的位置的指針分別指于工作平臺的90刻度處，將支座放在工作平臺上，并利用平臺上的定位銷和刻線對正支座（與支座上刻線對齊）拉起平臺上四個壓緊螺釘旋轉(zhuǎn)一個角度放下，即可壓緊支座。3、測量入射角和反射角反射金屬板放到支座上時，應(yīng)使金屬板平面與支座線面的小圓盤上的某一對刻線一致。而把帶支座的金屬反射板放到小平臺上時，應(yīng)使圓盤上的這對與金屬板平面一致的刻線與小平臺上相應(yīng)90刻度的一對刻線一致。這時小平臺上的0刻度就與金屬板的法線方向一致。轉(zhuǎn)動小平臺，使固定臂指針指在某一角度處，這角度的讀數(shù)就是入射角，然后轉(zhuǎn)動活動臂在電流表上找到最大指示處，此時活動臂的指針所指的刻度就是反射角。如果此時表頭指示太呆或太小，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。4、注意：做此項實驗，入射角最好取30至65度之間。因為入射角太大接受喇叭有可能直接接受入射波。注意系統(tǒng)的調(diào)整和周圍環(huán)境的影響。五、實驗數(shù)據(jù)與處理：1.金屬板實驗：入射角(o)3035404550556065反射角(o)20.52831.536.5424855.560入射角和反射角的絕對差值9.578.58.5874.55結(jié)論：入射角越大，入射角和反射角絕對差值越小。接受信號越強，受影響越小。2.觀察介質(zhì)板（玻璃板）上的反射和折射實驗：讀出一級極小和一級極大值，并與理論值相比：一級極小值一級極大值理論值測量值一級極小值28一級極大值34結(jié)論：測量值與理論值有誤差，極小值差的不多，極大值有較大誤差。首先儀器產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差無法避免，測量時產(chǎn)生隨機誤差，還有實驗室的很多儀器的輻射產(chǎn)生的各種誤差。(2)單縫衍射實驗a=50mmλ=32mm讀出一級極小和一級極大值，并與理論值相比：一級極小值一級極大值理論值測量值一級極小值39.836一級極大值73.742結(jié)論：極大值的誤差太大了，各種儀器的互相影響太過嚴重。(3)單縫衍射實驗a=20mmλ=32mm讀出一級極小和一級極大值，并與理論值相比：一級極小值一級極大值測量的數(shù)據(jù)也無結(jié)果。結(jié)論：由于縫過小，狹縫的寬度小于光波波長，根據(jù)單縫干涉定理，整個觀察屏被明紋覆蓋，無極大極小值。

實驗三：雙縫干涉實驗一、實驗?zāi)康恼莆諄碜噪p縫的兩束中央衍射波相互干涉的影響。二、實驗設(shè)備S426型分光儀。三、實驗步驟1.儀器連接時，預(yù)先接需要調(diào)整雙縫縫衍射板的縫寬；2.將板子放到支座上，是狹縫平面與支座下面的小圓盤的某一刻線一致，此刻線應(yīng)與工作平臺上的90°刻度的一對線一致；3.轉(zhuǎn)動小平臺，使固定臂的指針在小平臺的180°處，此時小平臺的0°就是狹縫平面的發(fā)現(xiàn)方向；4.調(diào)節(jié)信號電平使表頭指示接近滿讀；5.從衍射角0開始，在雙縫的兩側(cè)使衍射角每改變1度讀取一次表頭讀數(shù)，并記錄下來。四、實驗原理當(dāng)一平面波垂直入射到一金屬板的兩條狹縫上，則每一條狹縫就是次級波波源。由兩縫發(fā)出的次級波就是相干波，因此在金屬板的后面空間中，將產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。當(dāng)然，光通過每個縫也有衍射現(xiàn)象。因此本實驗是將衍射和干涉兩者結(jié)合的結(jié)果。為了主要研究來自雙峰的兩書中央衍射波相互干涉的結(jié)果，這里假設(shè)吧、為雙縫的間距，a為S1,S2雙縫的寬度，a接近波長λ，例如：λ=3.2cm，a=4cm，這時單縫的一級極小衍射角接近53°，因此取較大的b，則干涉強度受單縫衍射的影響較?。环粗?，當(dāng)b較小時，干涉強度受單縫衍射影響較大。干涉加強的角度為：,K=1,2···干涉減弱的角度為：,K=1,2···五、實驗結(jié)果：(1)雙縫a=40mmb=80mmλ=32mm讀出極小和極大值，并與理論值相比：極小值帶入a=40mmb=80mmλ=32mm極大值K=0K=1K=2極大值(理論)015.4732.23極大值(實際)61320極小值(理論)7.6623.5841.81極小值(實際)101634誤差分析：極大值的誤差很大，極小值還好。由于實驗對周圍環(huán)境的要求較高，實驗室中的各種反射，人的走動有很大的影響；其次，雙縫衍射板的精確度不高；儀器的喇叭天線可能沒有完全對準。(2)雙縫a=30mmb=70mmλ=32mm讀出極小和極大值，并與理論值相比：極小值帶入a=30mmb=70mmλ=32mm極大值K=0K=1K=2極大值(理論)018.6639.79極大值(實際)4924極小值(理論)9.2128.6953.13極小值(實際)81433誤差分析：極大值的誤差很大，極小值還好。由于實驗對周圍環(huán)境的要求較高，實驗室中的各種反射，人的走動有很大的影響；其次，雙縫衍射板的精確度不高；儀器的喇叭天線可能沒有完全對準。六、思考題

1.試闡述a、b的變化對干涉產(chǎn)生的影響；

答：由公式①②可知，在b較大的情況下，增大a、b會減小級大干涉角和極小干涉角的角度；反之增大。當(dāng)b不是較大的情況下，單縫衍射的極小可能會與雙縫干涉的極大重合，導(dǎo)致極大消失。

2.假設(shè)b趨近于0，實驗結(jié)果的變化趨勢將如何？

答：當(dāng)b趨近于0，實驗結(jié)果的變化趨勢將與單縫衍射的結(jié)果相類似。

七、實驗心得與體會

電磁場與微波測量實驗是由兩個人組隊的實驗，通過本次試驗，我們知道了同學(xué)之間互相合作的重要性。我們組兩個個成員通過分工合作完成任務(wù)，實驗的期間不斷