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實驗一電磁波的反射實驗
1.實驗目的：
任何波動現象（無論是機械波、光波、無線電波），在波前進的過程中如遇到障礙物，波就要發生反射。本實驗就是要研究微波在金屬平板上發生反射時所遵守的波的反射定律。
2.實驗原理：
電磁波從某一入射角射到兩種不同介質的分界面上時，其反射波總是按照反射角等於入射角的規律反射回來。
如圖（1-2）所示，微波由發射喇叭發出，以入射角設到金屬板,在反射方向的位置上，置一接收喇叭，只有當處在反射角約等於入射角時，接收到的微波功率最大，這就證明了反射定律的正確性。
3.實驗儀器：
本實驗儀器包括三厘公尺固態訊號發生器，微波分度計，反射金屬鋁製平板，微安表頭。
4.實驗步驟：
1） 將發射喇叭的衰減器沿順時針方向旋轉，使它處於最大衰減位置；
2） 開啟訊號源的開關，工作狀態置於「等幅」 旋轉衰減器看微安表是否有顯示，若有顯示，則有微波發射；
3） 將金屬反射板置於分度計的水平台上，開始它的平面是與兩喇叭的平面平行。
4） 旋轉分度計上的小平台，使金屬反射板的法線方向與發射喇叭成任意角度，然後將接收喇叭轉到反射角等於入射角的位置，緩慢的調節衰減器，使微安表顯示有足夠大的示數（50）。
5） 熟悉入射角與反射角的讀取方法，然後分別以入射角等於30、40、50、60、70度，測得相應的反射角的大小。
6） 在反射板的另一側，測出相應的反射角。
5.資料的記錄預處理
記下相應的反射角，並取平均值，平均值為最後的結果。
5.實驗結論：的平均值與入射角大致相等，入射角等於反射角，驗證了波的反射定律的成立。
6.問題討論：
1.為什麼要在反射板的左右兩側進行測量然後用其相應的反射角來求平均值？
答：主要是為了消除離軸誤差，圓盤上有360°的刻度，且外部包圍圓盤的基座上相隔180°的兩處有兩個游標。，不可能使圓盤和基座嚴格同軸。
在兩者略有不同軸的情況下，只讀取乙個游標的讀數，應該引入離軸誤差加以考慮——不同軸的時候，讀取的角度差不完全等於實際角度差，圓盤半徑偏小（即圓盤的軸比基座的軸更近）的這一側測得的角度差比實際偏小，反之偏大——因此在相隔180°的兩處設定游標，兩次讀得的角度差資料進行平均，就可以有效地消除離軸誤差。
2.電磁波的特點？
答：電磁波為橫波。電磁波的磁場、電場及其行進方向三者互相垂直，其速度等於光速c（3×10^8m/s）。
在空間傳播的電磁波，距離最近的電場（磁場）強度方向相同，其量值最大兩點之間的距離，就是電磁波的波長λ，電磁每秒鐘變動的次數便是頻率f。三者之間的關係可通過公式c=λf。
電磁波的傳播不需要介質，同頻率的電磁波，在不同介質中的速度不同。不同頻率的電磁波，在同一種介質中傳播時，頻率越大折射率越大，速度越小。且電磁波只有在同種均勻介質中才能沿直線傳播，若同一種介質是不均勻的，電磁波在其中的折射率是不一樣的，在這樣的介質中是沿曲線傳播的。
通過不同介質時，會發生折射、反射、衍射、散射及吸收等等。電磁波的傳播有沿地面傳播的地面波，還有從空中傳播的空中波以及天波。波長越長其衰減也越少，電磁波的波長越長也越容易繞過障礙物繼續傳播。
機械波與電磁波都能發生折射、反射、衍射、干涉，因為所有的波都具有波動性。衍射、折射、反射、干涉都屬於波動性。
3.電磁波的分類？
答：無線電波3000公尺～0.3公釐（微波0.1~100厘公尺）
紅外線0.3公釐～0.75微公尺
可見光0.7微公尺～0.4微公尺
紫外線0.4微公尺～10奈米
x射線10奈米～0.1奈米
γ射線0.1奈米～1皮公尺
高能射線小於1皮公尺
傳真（電視）用的波長是3～6公尺
雷達用的波長在3公尺到幾公釐。
實驗二電磁波的偏振實驗
1、實驗目的
通過實驗研究來進一步熟悉電磁波的偏振特性。
2、實驗原理
喇叭天線的增益大約是20分貝，當發射喇叭口面的寬邊與水平面平行時，發射訊號電向量的偏振方向是垂直水平面的直線偏振波，假設該直線偏振波在接收喇叭處強度為其中是與之間的夾角，這就是光學中關於光強分布的馬呂斯定律。
本實驗所用接收喇叭是和一段旋轉短波導連在一起的，從而可在旋轉波導的軸承環的範圍內旋轉，當接收喇叭與發射喇叭之間的夾角為，則接收的訊號強度是。因此，轉動接收喇叭，就可得到轉角與微安表的一組資料，並可與馬呂斯定律相比較。
3、實驗步驟
首先把發射喇叭和接收喇叭調到一條直線上，旋轉平台上的定位銷，使懸臂固定，此時，使波導的指示在零度處。
調節衰減器，使微安表的指示足夠大（60）作為。
然後旋轉接收喇叭，每隔記下相應的電流強度。
然後從每隔記下相應的電流強度。
4、資料的記錄與處理
5、結果分析與心得
通過兩次實測電流平均值和理論計算值相比較，可以看出實驗結果可以驗證馬呂斯定律：。類似於光的偏振現象，線極化電磁波經過旋轉一定角度的矩形波導，會使強度減弱並滿足上述定律。另外，當電流較大時，相對誤差較小，隨著電流的減小，相對誤差增大，電流表示數有時不穩和讀數誤差是引起這個現象的原因。
6、思考題
（1）光波作為電磁波的一種，滿足馬呂斯定律，而本實驗驗證了電磁波的馬呂斯定律，即線極化波經過矩形波導後強度的變化關係滿足，其中α為接收端波導轉動的角度。
（2）本實驗中，旋轉矩形波導90°後，強度為0，若為圓極化波或混合極化波，則不會出現強度為零的情況。
實驗三雙縫干涉
1、實驗目的
通過實驗觀察並測量雙縫干涉的現象及特性。
同為a 的縫隙，當電磁波垂直入射到該金屬板上時，
在兩個縫上均產生感應磁流，這兩個縫隙可以看成為兩 rv2
個天線，金屬板背面的場是這兩個縫隙輻射場的疊加 a
（干涉的結果）。
當b的值較大時，即忽略兩個縫隙之間的相互影
響，則金屬背面的場為
e e1 e2
其中e1 和e2分別為兩個縫隙輻射的場，因為金屬板與入射線垂直，則兩個縫
隙上的感應磁流相同，即
則總場的幅度為
e =2e1sin[k (a + b)sinθ]
因此當sin[k (a+b)sinθ ]/ 2 = 1
即[k (a+b)sinθ ]/ 2 = (2n+1)π / 2 ，
時，總場（干涉場）出現減弱）
當sin[ k ( a+b)sin θ ]/ 2 = 0
即[k (a+b )sinθ ]/ 2 =nπ
時，總場（干涉場）出現加強。
3、實驗系統構建
(1) 發射、接收喇叭安裝同實驗一，取工作波長λ=32mm；
(2) 調節雙縫鋁板，使縫的寬度為a=40mm，b=130mm；
(3) 將雙縫板安裝到支座上，使鋁板平面與小圓盤上的某一對刻度線一致，
此刻度線應與工作台上的900刻度的一對線一致；
(4) 轉動小平台使固定臂的指標指向小平台的1800處，此時小平台的00就是
縫隙平面的法線方向；
圖6雙縫干涉實驗系統及雙縫板
4、實驗步驟
(1) 按照訊號源操作規程接通電源；
(2) 調節衰減器使微安表的讀數指到合適位置（80ìa）；
(3) 從衍射角00開始，每改變20讀取一次表頭讀數，並記錄下來。做完實驗後關閉電源，將衰減器的衰減調至最大。
5、實驗資料
從表中可以讀出一級極小的角度約為5°，一級級大的角度約為10°
由公式推導出一級極小的角度為5.4°，以及極大的角度約為10.8°，實驗結果與理論值相符。
實驗現象的分析和討論：
雙縫干涉實驗中，發射喇叭發射的能量經過雙縫後，在空間形成了干涉現象，隨著衍射角的變化，接收喇叭可以接收到各個方向的能量，通過能量的大小變化，就可以粗略獲知雙縫干涉圖樣，通過左右兩個方向的旋轉觀察，也減小了單側觀察可能出現的誤差，消除了離軸誤差，實驗結果具體情況可見上圖，結果顯示，極小與極大角度實測值與理論值基本符合。光強方面，向右旋轉時，角度越大極大值越小，符合理論效果，而向左旋轉時卻與理論情況有所出入，經過討論發現，多組均出現類似情況，這可能是系統固有誤差。
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