電磁波的反射及單縫衍射實(shí)驗(yàn)

1、電磁波的反射及單縫衍射實(shí)驗(yàn)室名稱：2301實(shí)驗(yàn)時(shí)間：2017.3.20姓名：學(xué)號： 專業(yè)：指導(dǎo)教師：成績教師簽名：年 月 日一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆誅H926B型微波分光儀的基本使用方法。通過實(shí)驗(yàn)觀察測量電磁波在傳播方向上遇到金屬媒質(zhì)時(shí)所產(chǎn)生的現(xiàn)象和規(guī)律。學(xué)習(xí)如何分析和消除系統(tǒng)誤差。通過實(shí)驗(yàn)了解電磁波的衍射現(xiàn)象。掌握電磁波單縫衍射時(shí)衍射角對衍射強(qiáng)度的影響。二、實(shí)驗(yàn)器材及軟件DH926B型微波分光儀DH1121B型三厘米固態(tài)信號源喇叭天線DH926AD型數(shù)據(jù)采集儀單縫板計(jì)算機(jī)金屬反射板三、實(shí)驗(yàn)原理微波與其它波段的無線電波相比具有：波長極短，頻率很高，振蕩周期極短的 特點(diǎn)。微波傳輸具有似光特性，其傳播為直

2、線傳播。電磁波在傳播過程中如遇到障礙物，必定要發(fā)生反射。本實(shí)驗(yàn)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，艮即反射電磁波位于入射電磁波和通過入射點(diǎn)的法線所決定的平面上，反射電磁波和入射電磁波分別位于法線兩側(cè)；反射角e r等于入射角。i 。當(dāng)一平面波入射到一寬度和波長可比擬的狹縫時(shí)，就要發(fā)生衍射的現(xiàn)象。在縫后面出現(xiàn)的衍射波強(qiáng)度并不是均勻的，中央最強(qiáng)，同時(shí)也最寬。在中央的兩側(cè)衍射波強(qiáng)-1 A（p = Sin TOC o 1-5 h z 度迅速減小，直至出現(xiàn)衍射波強(qiáng)度的最小值，即一級極小，此時(shí)衍射角為-，其中入是波長，a是狹縫寬度。兩者取同一長度單位，然后，

3、隨著衍射角增大，_/3 2Ap = Sin |衍射波強(qiáng)度又逐漸增大，直至出現(xiàn)一級極大值，角度為V2 幻。四、實(shí)驗(yàn)步驟熟悉微波分光儀的結(jié)構(gòu)和調(diào)整方法。按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書連接儀器，調(diào)整系統(tǒng)至穩(wěn)態(tài)。調(diào)節(jié)衰減器，使微安表的讀數(shù)指示合適。測量入射角和反射角并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。（通過計(jì)算機(jī)上的軟件進(jìn)行智能采集）轉(zhuǎn)動小平臺，使固定臂指針在某一角度，角度讀數(shù)便是入射角。然后轉(zhuǎn)動活動臂根據(jù)采集結(jié)果找到一最大指標(biāo)，此時(shí)活動臂的指針?biāo)缚潭染褪欠瓷浣?。將單縫衍射板的縫寬a調(diào)整為70mm左右，將其安放在刻度盤上，衍射板的邊線與刻度盤上兩個(gè)90對齊。記錄數(shù)據(jù)五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)30度時(shí)：35度時(shí)：腳國此栗集商Y離開（F6）】糠集(Fl)

4、pT 印(“)a=7cm 時(shí):角度05101520253035404550電左542.81.81.50.10.20.20.10.90.8壓右53.72.81.60.60.20.20.20.10.60.1a=5cm 時(shí):角度510152025303540455055電左2.61.71.41.40.20.60.10.40.20.50.1壓右21.61.20.80.50.40.10.20.20.30.1a=2cm 時(shí):角度051015202530354045505560電壓左0.80.90.80.50.70.20.50.40.40.80.10.50.2右0.80.0.60.50.50.30.40.2

5、0.60.20.40.20.0 9a=2cm時(shí)的折線圖:圖表標(biāo)題六、實(shí)驗(yàn)小結(jié)由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在誤差允許范圍內(nèi)，反射角近似等于入射角。所以電磁波的反 射遵循反射定律，即反射線在入射線和通過入射點(diǎn)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。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄可知，在誤差允許范圍 內(nèi)，反射角近似等于入射角。而對于電磁波的衍射，通過分析數(shù)據(jù)和查找資料可知， 當(dāng)縫寬取7cm和5cm時(shí)，即縫寬大于信號源的波長入時(shí)，電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象。 但通過相關(guān)的計(jì)算可以得出理論上算出的衍射角和實(shí)際測量出來的衍射角大小誤差 不大，這些差是允許出現(xiàn)的，所以實(shí)際測量值可以看做是準(zhǔn)確的。但當(dāng)縫寬取2

6、cm時(shí)， 所得出的數(shù)據(jù)比較紊亂，沒有規(guī)律，找不到衍射角，通過理論計(jì)算也得出錯(cuò)誤答案。 這是因?yàn)楫?dāng)縫寬小于波長入時(shí)，電磁波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象。從實(shí)際測得的數(shù)據(jù)來看也 得出了相應(yīng)的結(jié)論。另外，通過這次試驗(yàn)，我也熟悉了 DH926B型微波分光儀的基本 使用方法，同時(shí)也加深了對電磁波理論相關(guān)知識的了解，培養(yǎng)了自己的動手能力。七、實(shí)驗(yàn)思考題電磁波的反射與單色激光的反射有何相同有何不同？答：相同點(diǎn)：電磁波的反射和單色激光的反射都嚴(yán)格遵循反射定律。即反射角等 于入射角。不同點(diǎn)：電磁波中包含了不同頻率的波成分，能量分散，導(dǎo)致方向性不怎 么強(qiáng)，即以面的形式入射。而單色激光束頻率單一，能量高度集中，方向性好。即反 射時(shí)以肉眼可見的光波速反射。總的來說，二者反射的外在表現(xiàn)形式不同，一個(gè)為 “面”，一個(gè)為“線”。試驗(yàn)中，反射角會出現(xiàn)幾次極大值？為什么？答：通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得，實(shí)驗(yàn)的所有角度出現(xiàn)1次極大值，因?yàn)樵谡Ｇ闆r下， 反射角等于入射角，所以只會出現(xiàn)一次極大值。試驗(yàn)中，