实验二电磁波的空间传播特性

1、2021/6/161二、实验原理二、实验原理实验二实验二 电磁波空间传播特性研究电磁波空间传播特性研究 一、实验目的一、实验目的1、学习了解电磁波的空间传播特性。、学习了解电磁波的空间传播特性。2、通过对电磁波波长、波幅、波节、驻波的测量加深、通过对电磁波波长、波幅、波节、驻波的测量加深对电磁波的了解。对电磁波的了解。 变化的电场和磁场在空间的传播形成电磁波。几列电磁波同时变化的电场和磁场在空间的传播形成电磁波。几列电磁波同时在同一媒质中传播时可保持各自的特点（波长、波幅、频率、传播在同一媒质中传播时可保持各自的特点（波长、波幅、频率、传播方向等）。在几列波相遇的区域，任一点的振动为各个波单独

2、在该方向等）。在几列波相遇的区域，任一点的振动为各个波单独在该点产生的振动的合成。点产生的振动的合成。 当两个频率相同、振动方向相同、相位差恒定的电磁波在当两个频率相同、振动方向相同、相位差恒定的电磁波在空间叠加时会产生干涉现象，即有些点振动始终加强，而有空间叠加时会产生干涉现象，即有些点振动始终加强，而有些点振动始终减弱或完全抵消。些点振动始终减弱或完全抵消。2021/6/162对理想导体平面的垂直入射对理想导体平面的垂直入射je( , )cos()zximximEz tEtziiEeEe入射波入射波反射波反射波jezxrmErEe 电磁波不能穿入理想导体，电磁波不能穿入理想导体，到达分界面

3、时将被反射回来。到达分界面时将被反射回来。1 1区的合成电磁场区的合成电磁场由边界条件由边界条件00txzEE（2 2区电场为零）区电场为零）得得jj0ee0zzximxrmzrmimEEEEeejjeezzximxrmEEirEEEeejjee2jsineezzximximEEzxiEiHrErH入入反反媒质媒质1 1媒质媒质2 22y 均匀平面波垂直入射到理均匀平面波垂直入射到理 想导体平面上想导体平面上z01波的干涉波的干涉-驻波驻波2021/6/1631 1区合成电磁场的区合成电磁场的瞬时表示瞬时表示j,ReeRe2jsin2sinsinEEeetj tximximz tEz eEzt

4、合成电磁场的合成电磁场的相位仅与时间有关，相位仅与时间有关，即空间各点相位相同。即空间各点相位相同。相位：相位：合成电磁场的振幅随合成电磁场的振幅随z z按正旋规律变化，即按正旋规律变化，即振幅：振幅： 2sinEimzEz最大值为最大值为 ，最小值为，最小值为0 0。2imE2021/6/164zEx0232对任意时刻对任意时刻t 在在 电场皆为零（波节）电场皆为零（波节）, ,磁场磁场为最大（波腹）。为最大（波腹）。 0,1,2,.2znorznn 0t4t2t32t34tt54t74t2t 对任意时刻对任意时刻t 在在 磁场皆为零（波磁场皆为零（波节），电场最大（波腹）。节），电场最大（

5、波腹）。 21210,1,2,.24znorznn两个两个传播方向相反的行波传播方向相反的行波合成的结果形成合成的结果形成驻波驻波。在给定时刻在给定时刻t 电场和磁场电场和磁场随距离作正弦变化随距离作正弦变化。Hy43454z0合成波的性质合成波的性质,2sinsinEeximz tEzt可见可见驻波不能传播能量驻波不能传播能量，只存在电场能量和磁场能量的相互交换。，只存在电场能量和磁场能量的相互交换。可见可见驻波不能传播能量驻波不能传播能量，只存在电场能量和磁场能量的相互交换。，只存在电场能量和磁场能量的相互交换。可见可见驻波不能传播能量驻波不能传播能量，只存在电场能量和磁场能量的相互交换。，只存在电场能量和磁场能量的相互交换。2021/6/165zEx0232L2 L反射板移动的距离反射板移动的距离:L2,42LL 2021/6/166反射板移动的距离反射板移动的距离2,42LL :L注意：感应器的位置应在注意：感应器的位置应在10-15cm10-15cm以外，以免烧坏感应灯！以外，以免烧坏感应灯！vf:v电磁波在真空中的传播速度电磁波在真空中的传播速度次数次数感应器位置感应器位置（cm） 波节波节1 （腹）（腹）（cm） 波节波节2 （腹）（腹）（cm） 波节波节3 （腹）（腹）（cm） 波节波节4 （腹）