電磁場與電磁波實驗報告2

電磁場與電磁波實驗報告實驗一電磁場參量的測量兩束等幅、同頻率的均勻平面電磁波，在自由空間內(nèi)從相同(或相反)空間內(nèi)電磁波波長a的值，再由或AO=(2n+1)π,n=0,1,2......(6)連續(xù)測量3次，用公式(1-5)計算波長，并將3次波長求平均值，取3或4即可。四、實驗數(shù)據(jù)試驗次數(shù)n12微安表零指示λ=31.966f=9.3787mm;GHZ理論上誤差分析：原因可能有：(1)系統(tǒng)誤差。由某些固定不變的因素引起的。在相同條件下進行多次測量，其誤差數(shù)值的大小和正負保持恒定，或誤差隨條件改變按一定規(guī)律變化。(2)隨機誤差由某些不易控制的因素造成的。在相同條件下作多次測量，其誤差數(shù)值和符號是不確定的，即時大時小，時正時負，無固定大小和偏向。隨機誤差服從統(tǒng)計規(guī)律，其誤差與測量次數(shù)有關(guān)。隨著測量次數(shù)的增加，平均值的隨機誤差可以減小，但不會消除。例如：微安表讀數(shù)存在一定的誤差；裝置擺放多靠目測，難以保證垂直、對準(zhǔn)、水平等條件嚴格滿足，如兩個喇叭口不水平；(3)粗大誤差與實際明顯不符的誤差，主要是由于實驗人員粗心大意，如讀數(shù)錯誤，記錄錯誤或操作失敗所致。這類誤差往往與正常值相差很大，應(yīng)在整理數(shù)據(jù)時依據(jù)常用的準(zhǔn)則加以剔除。(1)選定合適的實驗儀器。工欲善其事，必先利其器，需要仔細考慮。(2)嚴格按照實驗步驟、方法操作。(3)熟練掌握各種測量器具的使用方法，準(zhǔn)確讀數(shù)。(4)創(chuàng)新，直接改進測量方法用相干波測電磁波波長時，如圖若介質(zhì)板放置位置轉(zhuǎn)90度，將出現(xiàn)什么現(xiàn)象?這時能否測準(zhǔn)a?為什么?Er2=-RnTnOTnEie-iφ2轉(zhuǎn)后Er1=-RnEie-iφ1這將使得由Tn0Tn所產(chǎn)生的幅度相位變化也計入兩相的和中，本實驗初步研究學(xué)習(xí)了電磁波基本參量的測量方本次實驗進行得較為順利，期間得到的結(jié)果也比較理想。我和解。實驗二均勻無耗媒質(zhì)參量的測量一、實驗?zāi)康?2)了解均勻無損耗媒質(zhì)中電磁波參量a,β,v與自由空間內(nèi)電磁波參量媒質(zhì)參量一般應(yīng)包括介電常數(shù)ε和磁導(dǎo)率μ兩個量。它們由媒質(zhì)方程D=EE和B=μH來表征。要確定e,μ,總是要和E,H聯(lián)系在一起，對于質(zhì)的介電常數(shù)：進行討論(μ,=1),最終以測定相對介電常數(shù)e,=來了用相干波原理和測駐波節(jié)點的方法可以確定自由空間內(nèi)電磁波參量a?,β?,c。對于具有c,(μ,=1)的均勻無耗媒質(zhì)，無法直接測得媒質(zhì)中的示由于p,處存在厚為δ的ε媒質(zhì)板(非磁性材料的媒質(zhì)μ=1)使p處的三、實驗步驟板的厚度(cm)平均值δ(cm)L(無ε,)(cm)43.039L(有ε,)(cm)AL=|L'-L|(CM)△L平均值(cm)e,平均值(rad/m五、數(shù)據(jù)處理、誤差分析20.077313.020336.1801.693×10?V的平均值(m/s)-0.228-0.279-0.262R的平均值-0.2560.7720.7210.738T的平均值(2)誤差分析：實驗存在一定的誤差，原因分析：1.實驗中實驗臺一起擺放可能達不到嚴格的標(biāo)準(zhǔn)要求；2.游標(biāo)卡尺讀數(shù)存在誤差；3.儀器精度沒有達到要求；介質(zhì)的相對介電常數(shù)的測量誤差：1.介質(zhì)板的厚度不均，導(dǎo)致測出了d有誤差。造成實驗的誤差。2.電表的靈敏度造成實驗誤差。3.兩個喇叭口不水平4.讀數(shù)時存在讀數(shù)誤差六、思考題本實驗內(nèi)容用μr=1,測試均勻無損耗媒質(zhì)值?？煞駵yμr≠1的磁介質(zhì)?試說明答：本實驗的方法不可以。因為本實驗的所有推導(dǎo)公式均假設(shè)μr=1,才能滿足非磁性介質(zhì)材料，,因此不可。若μr≠1,會影響電磁場的原有分布，則需要確七、心得體會實驗三電磁波反射、折射的研究均勻平面波斜入射到兩種不同媒質(zhì)的分界面上發(fā)生反射和折射，以平行 (2)折射定律：錯誤!未找到引用源。sinθ?=√E?/E?sinθ?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。錯誤!未找到引用源。平行極化波斜入射時發(fā)生全反射，即錯誤!未找到引用源。Rp=0,由上錯誤!未找到引用源。錯誤!未找到引用源。平行極化波斜入射到厚度為d的介質(zhì)板上，如下圖所示：當(dāng)錯誤!未找到引用源。θ?=θp時，入射波在第一個界面上發(fā)生全折射，折射波入射在第二個界面上，仍然滿足條件發(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、垂直極化波不可能產(chǎn)生全折射(無反射)垂直極化波入射到兩種媒質(zhì)的分界面上，反射系數(shù)錯誤!未找到引用源。Ry和錯誤!未找到引用源。Tv分別為：錯誤!未找到引用源。錯誤!未找到引用源。對于一般媒質(zhì)錯誤!未找到引用源。E?≠ε2,錯誤!未找到引用源。μ?≈μz,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!未找到引用源。即錯誤!未找到引用源。Ry≠0所以不可能發(fā)生全折射。沿任意方向極化的平面電磁波，以錯誤!未找到引用源。θ?=θp入射到兩種媒質(zhì)的分界面上時反射波中只有垂直極化波分量，利用這種方法可以產(chǎn)生垂直極化波。4、電磁波入射到良導(dǎo)體表面的反射對于良導(dǎo)體，錯誤!未找到引用源。E?=0,所以錯誤!未找到引用源。E?=E?,|R|=1,|T|=0所以：在良導(dǎo)體表面上斜投射的電磁波，其反射場等于入射場，反射角等于入射角。(1)調(diào)試實驗裝置：首先使兩個喇叭天線互相對正，他們的軸線應(yīng)在一條直線上。具體方法如下：旋轉(zhuǎn)工作平臺使錯誤!未找到引用源。0°刻線與固定臂上的指針對正，再轉(zhuǎn)動活動臂使活動臂上的指針對正工作平臺上的錯誤!未找到引用源。180°刻線，然后鎖定活動臂。打開固態(tài)信號源上的開關(guān)，連接在接收喇叭天線上的微安表將有指示，分別調(diào)整發(fā)射喇叭天線和接收喇叭天線的方向，使微安表的指示最大，這時發(fā)射天線與接收天線互相對正。測出入射波電場(可使微安表指示80錯誤!未找到引用源。μA)。然后把良導(dǎo)體反射板放在轉(zhuǎn)臺上，使導(dǎo)體板平面對準(zhǔn)轉(zhuǎn)臺上的錯誤!未與導(dǎo)體板的法線方向一致。改變?nèi)肷浣清e誤!未找到引用源。θ?,測在反射角錯誤!未找到引用源。θ1=θ?時的反射波場強錯誤!未找到導(dǎo)體板后(錯誤!未找到引用源。180°刻線處),觀察有無折射波。把發(fā)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!未找到引用源。Eot(可使微安表指示80μA)。然后把玻璃板放在轉(zhuǎn)臺上，使玻璃板平面對準(zhǔn)轉(zhuǎn)臺上的90度刻線。轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺改變?nèi)肷浣?，使錯誤!未找到引用源。Eo?=Eo?,同時得到斜投射時，反射波場強為零的入射角，這時錯誤!未找到引用源。θ?=θg,把測量數(shù)把發(fā)射天線喇叭轉(zhuǎn)到任意方向，使入射角錯誤!未找到引用源。入射場錯誤未找到引用80μA源。Eo入射角錯誤!未找到引用反射角錯誤!未找到引用源。θ,反射場錯誤!未找到引用全折射現(xiàn)象θ入射場錯誤!未找到引用反射場錯誤!未找到引用源。Eo?折射場錯誤!未找到引用源。Eo?測量值計算值0位置入射場錯誤!未找到(水平)入射場錯誤!未找到引用源。E?(垂直)反射場錯誤!未找到引用源。E。(水平)反射場錯誤!未找到引用(垂直)順時針旋轉(zhuǎn)錯誤!未找到引用源。4500由數(shù)據(jù)(1)可以看出：良導(dǎo)體表面上投射的電磁波滿足反射定律錯誤!未由(2)中可以看出：平行極化波以錯誤!未找到引用源。θ?=θ入射到兩可以看出：