电磁场与电磁波实验报告2

电磁场与电磁波实验报告实验一电磁场参量的测量两束等幅、同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内从相同(或相反)空间内电磁波波长a的值，再由或AO=(2n+1)π,n=0,1,2......(6)连续测量3次，用公式(1-5)计算波长，并将3次波长求平均值，取3或4即可。四、实验数据试验次数n12微安表零指示λ=31.966f=9.3787mm;GHZ理论上误差分析：原因可能有：(1)系统误差。由某些固定不变的因素引起的。在相同条件下进行多次测量，其误差数值的大小和正负保持恒定，或误差随条件改变按一定规律变化。(2)随机误差由某些不易控制的因素造成的。在相同条件下作多次测量，其误差数值和符号是不确定的，即时大时小，时正时负，无固定大小和偏向。随机误差服从统计规律，其误差与测量次数有关。随着测量次数的增加，平均值的随机误差可以减小，但不会消除。例如：微安表读数存在一定的误差；装置摆放多靠目测，难以保证垂直、对准、水平等条件严格满足，如两个喇叭口不水平；(3)粗大误差与实际明显不符的误差，主要是由于实验人员粗心大意，如读数错误，记录错误或操作失败所致。这类误差往往与正常值相差很大，应在整理数据时依据常用的准则加以剔除。(1)选定合适的实验仪器。工欲善其事，必先利其器，需要仔细考虑。(2)严格按照实验步骤、方法操作。(3)熟练掌握各种测量器具的使用方法，准确读数。(4)创新，直接改进测量方法用相干波测电磁波波长时，如图若介质板放置位置转90度，将出现什么现象?这时能否测准a?为什么?Er2=-RnTnOTnEie-iφ2转后Er1=-RnEie-iφ1这将使得由Tn0Tn所产生的幅度相位变化也计入两相的和中，本实验初步研究学习了电磁波基本参量的测量方本次实验进行得较为顺利，期间得到的结果也比较理想。我和解。实验二均匀无耗媒质参量的测量一、实验目的(2)了解均匀无损耗媒质中电磁波参量a,β,v与自由空间内电磁波参量媒质参量一般应包括介电常数ε和磁导率μ两个量。它们由媒质方程D=EE和B=μH来表征。要确定e,μ,总是要和E,H联系在一起，对于质的介电常数：进行讨论(μ,=1),最终以测定相对介电常数e,=来了用相干波原理和测驻波节点的方法可以确定自由空间内电磁波参量a₀,β₂,c。对于具有c,(μ,=1)的均匀无耗媒质，无法直接测得媒质中的示由于p,处存在厚为δ的ε媒质板(非磁性材料的媒质μ=1)使p处的三、实验步骤板的厚度(cm)平均值δ(cm)L(无ε,)(cm)43.039L(有ε,)(cm)AL=|L'-L|(CM)△L平均值(cm)e,平均值(rad/m五、数据处理、误差分析20.077313.020336.1801.693×10⁸V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)误差分析：实验存在一定的误差，原因分析：1.实验中实验台一起摆放可能达不到严格的标准要求；2.游标卡尺读数存在误差；3.仪器精度没有达到要求；介质的相对介电常数的测量误差：1.介质板的厚度不均，导致测出了d有误差。造成实验的误差。2.电表的灵敏度造成实验误差。3.两个喇叭口不水平4.读数时存在读数误差六、思考题本实验内容用μr=1,测试均匀无损耗媒质值。可否测μr≠1的磁介质?试说明答：本实验的方法不可以。因为本实验的所有推导公式均假设μr=1,才能满足非磁性介质材料，,因此不可。若μr≠1,会影响电磁场的原有分布，则需要确七、心得体会实验三电磁波反射、折射的研究均匀平面波斜入射到两种不同媒质的分界面上发生反射和折射，以平行 (2)折射定律：错误!未找到引用源。sinθ₂=√E₁/E₂sinθ₁2、平行极化波入射到两种媒质分界面上发生全折射(无反射)的条件平行极化波在两种媒质分界面上的反射系数错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。平行极化波斜入射时发生全反射，即错误!未找到引用源。Rp=0,由上错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。平行极化波斜入射到厚度为d的介质板上，如下图所示：当错误!未找到引用源。θ₁=θp时，入射波在第一个界面上发生全折射，折射波入射在第二个界面上，仍然满足条件发生全折射，在介质板后面就可以接收到全部的入射信号。1、垂直极化波不可能产生全折射(无反射)垂直极化波入射到两种媒质的分界面上，反射系数错误!未找到引用源。Ry和错误!未找到引用源。Tv分别为：错误!未找到引用源。错误!未找到引用源。对于一般媒质错误!未找到引用源。E₁≠ε2,错误!未找到引用源。μ₁≈μz,可以证明，垂直极化波无论是从光疏媒质射入光密媒质，还是从光密媒质射入光疏媒质，总有：错误!未找到引用源。即错误!未找到引用源。Ry≠0所以不可能发生全折射。沿任意方向极化的平面电磁波，以错误!未找到引用源。θ₁=θp入射到两种媒质的分界面上时反射波中只有垂直极化波分量，利用这种方法可以产生垂直极化波。4、电磁波入射到良导体表面的反射对于良导体，错误!未找到引用源。E₂=0,所以错误!未找到引用源。E₁=E₁,|R|=1,|T|=0所以：在良导体表面上斜投射的电磁波，其反射场等于入射场，反射角等于入射角。(1)调试实验装置：首先使两个喇叭天线互相对正，他们的轴线应在一条直线上。具体方法如下：旋转工作平台使错误!未找到引用源。0°刻线与固定臂上的指针对正，再转动活动臂使活动臂上的指针对正工作平台上的错误!未找到引用源。180°刻线，然后锁定活动臂。打开固态信号源上的开关，连接在接收喇叭天线上的微安表将有指示，分别调整发射喇叭天线和接收喇叭天线的方向，使微安表的指示最大，这时发射天线与接收天线互相对正。测出入射波电场(可使微安表指示80错误!未找到引用源。μA)。然后把良导体反射板放在转台上，使导体板平面对准转台上的错误!未与导体板的法线方向一致。改变入射角错误!未找到引用源。θ₁,测在反射角错误!未找到引用源。θ1=θ₁时的反射波场强错误!未找到导体板后(错误!未找到引用源。180°刻线处),观察有无折射波。把发射天线和接收天线都转到平行极化波工作状态。首先，测量入射波电场错误!未找到引用源。Eot(可使微安表指示80μA)。然后把玻璃板放在转台上，使玻璃板平面对准转台上的90度刻线。转动转台改变入射角，使错误!未找到引用源。Eo₂=Eo₁,同时得到斜投射时，反射波场强为零的入射角，这时错误!未找到引用源。θ₁=θg,把测量数把发射天线喇叭转到任意方向，使入射角错误!未找到引用源。入射场错误未找到引用80μA源。Eo入射角错误!未找到引用反射角错误!未找到引用源。θ,反射场错误!未找到引用全折射现象θ入射场错误!未找到引用反射场错误!未找到引用源。Eo₁折射场错误!未找到引用源。Eo₂测量值计算值0位置入射场错误!未找到(水平)入射场错误!未找到引用源。E₀(垂直)反射场错误!未找到引用源。E。(水平)反射场错误!未找到引用(垂直)顺时针旋转错误!未找到引用源。4500由数据(1)可以看出：良导体表面上投射的电磁波满足反射定律错误!未由(2)中可以看出：平行极化波以错误!未找到引用源。θ₁=θ入射到两可以看出：