電磁場電磁波的實驗報告

------專業(yè)資料-專業(yè)資料--電磁場與電磁波試驗報告試驗一電磁場參量的測量一、試驗?zāi)康?，并確定電磁波的相位常數(shù)和波速。二、試驗原理〔或相反〕方間電磁波波長的值，再由2，f本試驗實行了如下的試驗裝置EEej，當入射波以入射角向介質(zhì)板斜投射時，則在i 0i 1分界面上產(chǎn)生反射波E r t介質(zhì)板的折射系數(shù)為T0

，由介質(zhì)板進入空氣的折射系數(shù)為Tc

，另外，可動板P Pr2 r1

-1E

RTTE

ej1，E

RTTE

ej2r1 0c 0i r2 0c 0i專業(yè)資料-專業(yè)資料--- --這里1

2Lr1

L L ；r3 r1 2

2Lr2

L 2Lr3 r1

2LLr3

L；2其中LL2

L。1L1

L2

Pr2

移動L值，使P 有零r3Er1

與E 反相。故可承受轉(zhuǎn)變Pr2

的位置，使Pr3

輸出最大或零指示重復(fù)消滅。從而測出電磁波的波長和相位常數(shù)。下面用數(shù)學式來表達測定波長的關(guān)系式。2 2e在P 處的相干波合成為E E Ee

RTTE

j1

ejr3 r

r1 r22222

0c 0i或?qū)懗蒃 2RTTE cos

ej1

〔1-2〕r 0c 0i

2 式中1 2

2LPr3

零指示法，即cos 02或 (2n1)，n=0,1,2......n表示相干波合成駐波場的波節(jié)點〔Er

0〕數(shù)。同時，除n=0以外的nn=0ErL0

0駐波節(jié)點為參又因 22L

〔1-3〕 2故2n1 2 或 4L(2n1) (1-4)由〔1-4〕式可知，只要確定駐波節(jié)點位置及波節(jié)數(shù)，就可以確定波長的n=0L0

N值則有：n=1，4L4L1

L2 ,對應(yīng)其次個波節(jié)點，或第一個半波長數(shù)。0n=1，4L4L2

L2 ,對應(yīng)第三個波節(jié)點，或其次個半波長數(shù)。1專業(yè)資料-專業(yè)資料--- --…n=n，4L4Ln

Ln1

2 n+1n個半波長數(shù)。把以上各式相加，取波長的平均值得2LL n 0n

〔1-5〕代入得到電磁波的參量,等值。三、試驗步驟Pr0

Pr3

，使其處于同種極化狀態(tài)。安裝反射板，半透射板：留意反射板P與P

90度角，半透射r1 r2P

軸向成45度角，并留意反射板P與P

的法向分別與P,Pr3 r0

r1軸向重合。

r1 r2Pr3

80。Pr2

的起始位置在最右側(cè)〔或最左側(cè)，用旋Pr2

使全部節(jié)點位置處，Pr3

表頭指示都為0.此時說明整個系統(tǒng)調(diào)整到位。測量：用旋轉(zhuǎn)手柄使反射板移動，從表頭上測出n+1個零點，同時從------專業(yè)資料-專業(yè)資料--L到L，并記錄。0 n3次波長求平均值，34即可。用所測波長計算,值。四、試驗數(shù)據(jù)試驗次數(shù)n1234微安表零指示11.34226.45843.03958.692〔mm〕五、試驗結(jié)果整理，誤差分析43.03958.69211.34226.45815.983(mm)2 431.966mm；f9.3787GHZ理論上

c31.987(mm)f誤差31.98731.9661000.0657%31.987誤差分析：緣由可能有：其誤差數(shù)值的大小和正負保持恒定，或誤差隨條件轉(zhuǎn)變按肯定規(guī)律變化。機誤差可以減小，但不會消退。例如：微安表讀數(shù)存在肯定的誤差；裝置擺放多靠目測，難以保證垂直、對準、水公平條件嚴格滿足，如兩個喇叭口不水平；數(shù)據(jù)時依據(jù)常用的準則加以剔除。減小誤差：選定適宜的試驗儀器。工欲善其事，必先利其器，需要認真考慮。嚴格依據(jù)試驗步驟、方法操作。嫻熟把握各種測量器具的使用方法，準確讀數(shù)。創(chuàng)，直接改進測量方法六、思考題90度，將消滅什么現(xiàn)象？這時能否測準？為什么？Er1-RnTn0TnEie-iφ1Er2=-RnTn0TnEie-iφ2轉(zhuǎn)后 Er1=-RnEie-iφ1Er2=-RnTn0TnEie-iφ2因此很可能無法產(chǎn)生明顯的駐波分布。因此不能準確測量λ值。七、心得體會磁波作為一種非機械波但仍具備波的根本特性的結(jié)論。本次試驗進展得較為順當，期間得到的結(jié)果也比較抱負。我和我的伙伴這次試驗是第一次做電磁場與電磁波試驗，在生疏了電磁波參量的測量解。試驗二均勻無耗媒質(zhì)參量的測量一、試驗?zāi)康膽?yīng)用相干波節(jié)點位移法，來爭論均勻無損耗媒質(zhì)參量 的測試。r了解均勻無損耗媒質(zhì)中電磁波參量 ,,與自由空間電磁波參量,0 0

c的差異。生疏均勻無損耗媒質(zhì)分界面對電磁波的反射和折射的特性。二、試驗原理媒質(zhì)參量一般應(yīng)包括介電常數(shù)兩個量。它們由媒質(zhì)方程DE和BH來表征。要確定E，H聯(lián)系在一起，對于和質(zhì)的介電常數(shù)進展爭論〔r解媒質(zhì)的特性和參量。

1，最終以測定相對介電常數(shù) 來了r0用相干波原理和測駐波節(jié)點的方法可以確定自由空間電磁波參量,0 0

,c。對于具有 〔r r

1〕的均勻無耗媒質(zhì)，無法直接測得媒質(zhì)中的,值，不能得到媒質(zhì)參量值。但是我們利用類似相干波原理裝置如下圖專業(yè)資料-專業(yè)資料--- --在P 前依據(jù)對r2

變化值，進而測得媒質(zhì)r

的值。首先固定Pr1

，移動P 使Pr2

消滅零指示，此時P 的位置在Lr2 3

處，由于r

Pr3

指示不再為零。我們把喇叭輻射的電磁波近似地看作平面波。設(shè)接收喇叭處的平面波表達式為E E r2 0r2Pr2

的r

媒質(zhì)板〔非磁性材料的媒質(zhì)r

1〕使P 處的r3E ,Er1 r2

之間具有相位差〔因

板為無損耗，可認為E與Er r1

。r2這里相當于板不存在時，相應(yīng)距離所引起的相位滯后，因此得到時媒質(zhì)板總------專業(yè)資料-專業(yè)資料--的相位滯后值為 ”

0

2 1r

〔2-1〕增量，其值是20

2l0

2l 〔2-2〕從而補償了板的相位滯后，使整理上述式子得2 1l 2

〔2-3〕r r r

01l

〔2-4〕 2

1l

〔2-5〕 0 r r

c l

〔2-6〕1 R，T。當平面波垂直投射到空氣與媒質(zhì)分界面時，利用邊界條件得11rrR 11rr

〔2-7〕0 02 21 rT 1 r

〔2-8〕0 0R 0

R 1 1rr

〔2-9〕0 2 1rrT 2 2 1rr0

〔2-10〕0 0

r 0由表達式可看出，當測出的值時，也可確定相應(yīng)材料的的值。三、試驗步驟整體機械調(diào)整，并測出板的平均厚度rPr1

Pr2

Pr3

表頭指示為零，Pr3

L的位置。將具有厚度為待測r

Pr2

，必需緊貼r

，同時留意在放進板r

Pr2

LPr3

不再為零。將P 和r2 r

Pr2

由移到L’Pr3

再次零指示，得到L。計算、,v、R、T的值。r四、試驗數(shù)據(jù)板的厚度〔板的厚度〔cm〕0.6.00平均值〔cm〕L00.5780.5860.5780.588L1L〔無26.45843.039L258.692r〔〕L’〔有22.98838.51554.532r〕LL”L(CM)3.4704.5244.160L4.051 1l平均值〔cm〕22.5353.1402.924r2.866r平均值〔rad/m〕五、數(shù)據(jù)處理、誤差分析20.07718.03918.6940〔mm〕r的平均值〔mm〕18.937313.020348.376r20.07718.03918.6940〔mm〕r的平均值〔mm〕18.937313.020348.376r0 r〔rad/m〕336.180332.525r的平均值〔rad/m〕c〔m/s〕1.8841081.6931081.754108rV的平均值〔m/s〕R1r -0.2281.777108-0.279-0.2621rR的平均值T210.772-0.2560.7210.738rT的平均值0.7440 〔2〕誤差分析：試驗存在肯定的誤差，緣由分析：試驗中試驗臺一起擺放可能達不到嚴格的標準要求；游標卡尺讀數(shù)存在誤差；儀器精度沒有到達要求；介質(zhì)的相對介電常數(shù)的測量誤差：介質(zhì)板的厚度不均，導(dǎo)致測出了d有誤差。造成試驗的誤差。電表的靈敏度造成試驗誤差。兩個喇叭口不水平讀數(shù)時存在讀數(shù)誤差六、思考題μr=1,測試均勻無損耗媒質(zhì)值。可否測μr≠1的磁介質(zhì)？試說明緣由。μr≠1，會影響電磁場的原有分布，則需要確定μr＝μ/μ0，方法更為簡單，無法測得正確的結(jié)果。七、心得體會本次試驗我學習爭論了測量均勻無損耗媒質(zhì)參量的根本方法，更進一步的反射和折射的特性。由于這次試驗是建立在前一次的根底上，而第一次試驗誤差比較小，為這次試驗打下了很好的根底，生疏了游標卡尺的使用，總體來說照舊比較簡潔要留意四周夾緊，不要消滅縫隙，否則會消滅較大的誤差。試驗三電磁波反射、折射的爭論一、試驗?zāi)康臓幷撾姶挪ㄔ诹己脤?dǎo)體外表的反射。爭論電磁波在良好介質(zhì)外表的反射和折射。爭論電磁波發(fā)生全反射和全折射的條件。二、試驗原理1、電磁波斜入射到兩種不同媒質(zhì)分界面上的反射和折射極化波為例:反射定律：錯誤!未找到引用源?！?-1〕折射定律：錯誤!未找到引用源。 〔3-2〕2、平行極化波入射到兩種媒質(zhì)分界面上發(fā)生全折射〔無反射〕的條件平行極化波在兩種媒質(zhì)分界面上的反射系數(shù)錯誤!未找到引用源。分別為：錯誤!未找到引用源。 〔3-3〕錯誤!未找到引用源。 〔3-4〕有錯誤!未找到引用源。 〔3-5〕可 以 解 出 全 折 射 時 的 入 射 錯誤!未找到引用源。 〔3-6〕錯誤!稱為布儒斯特角，它表示在錯誤!未找到引用源。全折射時的入射角。平行極化波斜入射到厚度為d的介質(zhì)板上，如以下圖所示：入射在其次個界面上，仍舊滿足條件發(fā)生全折射，在介質(zhì)板后面就可以接收到全部的入射信號。1〔無反射〕錯誤!未找到引用源。和錯誤!未找到引用源。分別為：錯誤!未找到引用源。 錯誤!未找到引用源。 〔3-8〕對于一般媒質(zhì)錯誤!，錯誤!，可以證明，垂直極化波無論是從光疏媒質(zhì)射入光密媒質(zhì)，還是從光密媒質(zhì)射入光疏媒質(zhì)，總有：錯誤!，即錯誤!未找到引用源。所以不行能發(fā)生全折射。的分界面上時反射波中只有垂直極化波重量，利用這種方法可以產(chǎn)生垂直極化波。4對于良導(dǎo)體，錯誤!未找到引用源。,所以錯誤!未找到引用源。等于入射角。三、試驗步驟直線上。具體方法如下：旋轉(zhuǎn)工作平臺使錯誤!未找到引用源?？叹€------專業(yè)資料-專業(yè)資料--臺上的錯誤!未找到引用源?？叹€，然后鎖定活動臂。翻開固態(tài)信號天線與接收天線相互對正。測試電磁波入射到良導(dǎo)體外表的反射特性測出入射波電場〔可使微安表指示80錯誤!。然后把良錯誤!未找到引用源。刻線，這時轉(zhuǎn)臺上的錯誤!未找到引用源?？叹€與導(dǎo)體板的法線方向全都。轉(zhuǎn)變?nèi)肷浣清e誤!，測在反射角錯誤!未找到引用源。時的反射波場強錯誤!〔仍用微安表指示的電流表示，最終可把接收天線轉(zhuǎn)到導(dǎo)體板后錯誤未找到引用源?？叹€處，觀看有無折射波。平行極化波斜入射到介質(zhì)板上的全折射試驗把放射天線和接收天線都轉(zhuǎn)到平行極化波工作狀態(tài)。首先，測量入射波電場錯誤!。然后把玻璃板放在轉(zhuǎn)臺上，使玻璃板平面對準轉(zhuǎn)臺上的90度刻線。轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)變?nèi)肷浣?，使錯誤!未找到引用，同時得到斜投射時，反射波場強為零的入射角，這時錯誤!未找到，把測量數(shù)據(jù)填入表中。觀看有無全折射現(xiàn)象。把放射天線喇叭轉(zhuǎn)到任意方向，使入射角錯誤!，在反射波方向分別測量水平極化波和垂直極化波，記錄試驗結(jié)果，把測量的數(shù)據(jù)填入表中。四、試驗數(shù)據(jù)入射場錯誤入射場錯誤!未找到引用源。入射角錯誤!未找到引用源。反射角錯誤!未找到引用源。反射場錯誤!未找到引用源。

80 79 90 94全折射現(xiàn)象A、平行極化波的全折射現(xiàn)象全折射現(xiàn)象入射場錯誤!反射場錯誤!折射場錯誤! 測量值 計算值未找到引用未找到引用未找到引用源。源。源。80094B、放射天線喇叭在任意方向〔如錯誤!〕位置入射場錯誤!未找到引用源。〔水平〕入射場錯誤!未找到引用源?！泊怪薄撤瓷鋱鲥e誤!未找到引用源。〔水平〕反射場錯誤!未找到引用源?！泊怪薄稠槙r針旋轉(zhuǎn)錯誤!未找到引用3140028源。五、數(shù)據(jù)處理、誤差分析錯誤!未找。在肯定圍，反射場根本上等于入射場。中A、放射天線和接收天線都在平行極化波工作狀態(tài)未找到引用源。入射到兩種媒質(zhì)分界面上，會發(fā)生全折射，無反射場。B、放射天線喇叭在任意方向〔如錯誤!〕這種方法可以產(chǎn)生垂直極化波。誤差分析：放射喇叭和接收喇叭無法嚴格掌握一條軸線上，存在肯定的角度偏移。專業(yè)資料-專業(yè)資料--- --讀數(shù)的誤差：如微安表和分度盤讀數(shù)。會引起試驗的誤差，影響精度。六、思考題cos cos 2sin2 1cos 2sin2 1R N 2 1sin2cos

使分母為0，則：ε1＝ε2時才成立，所以不行以。綜上：垂直極化波不能發(fā)生全折射。七、心得體會本次試驗我爭論了電磁波在良好導(dǎo)體外表的反射，把握了電磁波發(fā)生全一步的穩(wěn)固了試驗儀器的操