電磁場與電磁波實驗報告

2022-06-03 22:24:03 字數 1880 閱讀 5639

實驗一:電磁波參量的測量

1.實驗目的

1.在學習均勻平面電磁波特性的基礎上,觀察電磁波傳播特性

2.熟悉並利用相干波原理,測定自由空間內電磁波波長,並確定相位常數和波速

3.熟悉均勻無耗媒質分界面對電磁波的反射和折射的特性。

2.實驗原理

兩束等幅,同頻率的均勻平面電磁波,在自由空間內以相同(或相反)方向傳播時,由於初始相位不同,它們相互干涉的結果,在傳播路徑上,形成駐波場分布,通過測定駐波場節點的分布,求得自由空間內電磁波波長 λ值,再由β= 2f得到電磁波的主要引數: β、ν等。

根據推導可得出λ= 2(ln-l0)n ,其中 n 為半波長的個數,此時節點數為n+1電磁波參量測試原理如圖 1 所示

相干波和的分布如圖 2 所示

3.實驗資料表

4.比較訊號源工作波長與自由空間波長λ 之間的差別,分析原因

答 :訊號源中傳播介質和自由空間不同,故波長存在區別。

5.思考題

用相干波檢測電磁波波長時,圖1-1中的介質板放置位置若轉90度, 將出現什麼現象?只是能否測準λ值?為什麼?

答:原測量方法時 er1= -rn tn0 tneie-iφ1

er2= -rn tn0 tneie-iφ2

轉後er1= -rn eie-iφ1

er2= -rn tn0 tneie-iφ2

這將使得由tn0 tn所產生的幅度相位變化也計入兩相的和中,因此很可能無法產生明顯的駐波分布。因此不能準確測量λ值。

實驗二電磁波的反射和折射的研究

1、 實驗目的

1、 研究電磁波在良好導體表面的反射。

2、 研究電磁波在良好介質表面的反射和折射。

3、 研究電磁波全反射和全折射的條件。

2、 實驗資料表

全折射:d=64度入射場:80ua

3、 分析測試值與計算值之間存在誤差的原因

4、 思考題

在介質表面,斜投射垂直極化波是能否實全折射(即無反射)?為什麼?

答:不可以。

由垂直極化波的反射係數使分母為0,則: 所以只有當ε1=ε2時才成立,因此不可以。

實驗四:均勻無耗煤質參量的測量

1、實驗目的

1、應用相干波節點位移法,研究均勻無損耗媒質參量的測試方法。

2、了解均勻無損耗媒質中電磁波參量 λ、β、v與自由空間內電磁波參量的差別。

3、熟悉均勻無耗媒質分界面對電磁波的反射和折射的特性。

2、實驗原理

利用相干波原理和測駐波節點的方法可以確定自由空間內電磁波參量λ0、β0、 和 c。對於具有εr(μr=1)的均勻無耗媒質,我們可利用類似相干波原理裝置如圖1所示 。將所測介質板置於 pr 2 前,

根據對εr板放置前後引起駐波節點位置變化的辦法, 測得相位變化值,

進而測定媒質 εr值。測定 εr值的原理如圖2所示。

測試所用公式為:

其中 δ l 為不加介質板時節點的位置減去加介質板之後相應節點位置之差, w 為介質板的厚度。

3、實驗步驟及簡圖

1、測準εr樣品的厚度δ。

2、根據圖2(a)所示安裝反射板、透射板,固定pr1、移動pr2、使pr3表頭指示為零,記下 pr3處的位置。

3、將具有厚度為δ待測 εr的介質板放在pr2處,必須緊貼pr2表面,同時注意在放進εr板之後,pr2仍處於波節點的位置。此時指示不再為零。

4、將pr2和 εr共同移動,將pr2由移到處時使pr3再次零指示,得到 。

5、 計算 ε r 、λ、β、v、r、t 的值。

4、測試資料表 (附後)

5、 思考題:本實驗內容用 μr=1,測試均勻無損耗媒質值。可否測μr≠1的磁介質?試說明原因。

答:本實驗的方法不可以。

因為本實驗的所有推導公式均假設μr=1,因此不可。若μr≠1,則需要確定μr=μ/μ0,方法更為複雜。

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