电磁场实验报告

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实验一电磁波的反射

一、实验目的

1、观察电磁波在传播过程中遇到障碍物发生的反射现象。

2、进一步加深对电磁波在传播过程中遇到障碍物时的传播特点和规律的认识。 3、研究电磁波在介质表面发生全反射和无反射的条件

二、实验原理

1、电磁波斜入射到两种不同媒质分界面上的反射和折射

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，以平行折射波为例，

(1)反射定律：

(2)折射定律：

2、平行极化波入射到两种媒质分界面上发生无反射（全反射）的条件。平行极化波在两种媒质分界面上的反射系数

和折射系数

分别为：

平行极化波斜入射时发生无反射，即

，应有

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21cos21sin

22可以解出无反射时的入射角 1Parcsin12 P称为布鲁斯特角。

3、垂直极化波不可能产生无反射（全反射）

垂直极化波入射在两种媒质的分界面上，反射系数

和折射系数

分别为：

对于一般媒质

，

12，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，，所以不可能发生全反射。

P沿任意方向极化的平面电磁波，以1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、电磁波斜入射到良导体表面的反射

对于良导体，

，所以

，

，

电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反射。处以一块大的金属板作为障碍物来研究当电波以某一入射角投射到此金属板上所遵循的反射定律，即反射线在入射线和通过入射点的法线所决定的平面上，反射线和入射线分居在法线两侧，反射角等于入射角。

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三、实验仪器和设备

1．DH926B型微波分光仪 1台 2．金属板 1块

四、实验内容及步骤

实验仪器布置如图1

图1 反射实验仪器的布置

1.仪器连接时，两喇叭口面应互相正对，它们各自的轴线应在一条直线上。

2.指示两喇叭位置的指针分别指于工作平台的900刻度处，将支座放在工作平台上，并利用平台上的定位销和刻线对正支座（与支座上刻线对齐）拉起平台上四个压紧螺钉旋转一个角度后放下，即可压紧支座。

3.反射全属板放到支座上时，应使金属板平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致。而把带支座的金属反射板放到小平台上时，应使圆盘上的这对与金属板平面一致的刻线与小平台上相应900刻度的一对刻线一致。这时小平台上的00刻度就与金属板的法线方向一致。

4.转动小平台，使固定臂指针指在某一角度处，这角度该数就是入射角，然后转动活动臂在表头上找到一最大指示，此时活动臂上的指针所指的刻度就是反射角．如果此时表头指示太大或太小，应调整衰减器、固态振荡器或晶体检波 器，使表头指示接近满量程。

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5．做此项实验，入射角最好取300至650之间。因为入射角太大接收喇叭有可能直接接受入射波。做这项实验时应注意系统的调整和周围环境的影响。

φ

α

表1.1

入射角 反射角 （度） 左侧 右侧 30° 26 24 35° 32 28 40° 38 34 45° 48 39 50° 49 44 55° 52 50 60° 58 58 65° 61 61

五、实验心得

1、实验过程中，避免身体或者衣服等遮挡或接触喇叭，影响实验数据测量及结果验证，造成实验错误。

2、由于实验设备不够精良数据存在较大的系统误差。但整体上还是可以验证反射定律：入射角等于反射角。

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实验三迈克尔逊干涉实验

一、实验目的

1、加深对电磁波的干涉现象的认识。 2、能利用电磁波的干涉来测量电磁波的波长。

二、实验原理

迈克尔逊干涉实验的基本原理见图1，在平面波前进的方向上放置成450的半透射板。由于该板的作用，将入射波分成两束波，一束向A方向传播，另一束向B方向传播。由于A、B处全反射板的作用，两列波就再次回到半透射板并到达接收喇叭处。于是接收喇叭收到两束同频率，振动方向一致的两个波。如果这两个波的位相差为2π的整数倍。则干涉加强；当位相差为π的奇数倍则干涉

A(固定反射板)

发射喇叭

接收喇叭 B(可移反射板)

图1：迈克尔逊干涉实验

减弱。因此在A处放一固定板，让B处的反射板移动，当表头指示从一次极小变到又一次极小时，则 B处的反射板就移动λ／2的距离．因此有这个距离就可求得平面波的波长。

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三、实验仪器和设备

DH926B型微波分光仪 1台

四、实验内容及步骤

实验仪器布置如图3

1.使两喇叭口面互成900。半透射板与两喇叭轴线互成450。

2.将读数机构通过它本身上带有的两个螺钉旋入底座上，使其固定在底座上。

3.插上反射板，使固定反射板的法线与接受喇叭的轴线一致，可移反射板的法钱与发射喇叭轴线一致。

4.实验时将可移反射板移到读数机构的一端，在此附近测出一个极小的位置，然后旋转读数机构上的手柄使反射扳移动，从表头上测出（n＋1）个极小值，并同时从读数机构上得到相应的位移读数，从而求得可移反射板的移动距离L。则波长2Ln

五、实验结果

测得五组数据分别是：55.48 43.06 37.55 19.27 7.36 （mm） L=55.48—7.36=48.12mm 2Ln=32.08mm

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实验四双缝衍射实验

一、实验目的

研究电磁波的干涉现象，干涉角与干涉强度的关系。

二、实验原理

微波和光波都是电磁波，都能产生反射、折射、干涉和衍射等现象，利用微波和光波作波动实验所说明的波动现象及其规律是一致的。当一平面波垂直入射到一金属板的两条狭缝上时，每一条狭缝就是次级波波源，由两缝发出的次级波是相干波，在金属板的背后空间将产生干涉现象。由于入射波通过每个狭缝也有衍射现象，实验将是干涉和衍射两者结合的结果，我们为了只研究主要是来自双缝的两束中央衍射波相互干涉的结果，令双缝的宽度a接近，例如，入射波波长=32mm，取缝宽a=40mm，

由单缝衍射的一级极小公式央衍射波相互干涉现象。 当衍射角

，得适合条件

，我们在一级极小范围内研究两束中

(1)

时，两狭缝射出的光波的光程差是波长的整数倍，因而相互加强，形成明纹。当衍射角

适合条件

(2)

时，两狭缝射出的子波的光程差是半波长的奇数倍时，干涉减弱应形成暗纹。所以干涉加强的角度为

(3)

干涉减弱的角度 (4)

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三、实验仪器和设备

DH926B型微波分光仪一台

四、实验内容及步骤

1.仪器连接时，预先接需要调整双缝衍射板的缝宽。

2.当该板放到支座上时，应使狭缝平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致，此刻线应与工作平台上的900刻度的一对线一致。

3.转动小平台使固定臂的指针在小平台的1800处，此时小平台的00就是狭缝平面的法线方向。 4.这时调整信号电平使表头指示接近满度。然后从衍射角00开始，在双缝的两侧使衍射角每改变10 读取一次表头读数，并记录下来。

5.这时就可画出双缝衍射强度与衍射角的关系曲线，并根据微波波长和缝宽算出一级极小和一级极大的衍射角，并与实验曲线上求得的一级极小和极大的衍射角进行比较。此实验曲线的中央较平，甚至还有稍许的凹陷，这可能是由于衍射板还不够大之故。

由于衍射板横向尺寸小，所以当b取得较大时，为了避免接收喇叭直接收到发射喇叭的发射波或通过板的边缘过来的波，活动臂的转动角度应小些。

图4 双缝衍射实验的仪器布置

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双缝干涉实验数据表: Φo 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 α=40 mm I右 77 85 84 75 58 39 22 11 6 6 9 18 33 44 λ= mm I左 76 59 39 20 8 2 0 0 2 7 15 22 26 25

Φo α= 40 mm λ= mm

Φo α=40 mm λ= mm 30 31 32 33 34 35 36 I右 18 9 37 38 I右 I左 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 54 55 52 44 36 28 22 13 8 6 9 16 27 35 35 29 22 15 9 5 1 1 0 0 1 2 6 8 10 8 6 4 6 4 5 8 10 13 17 I左 2 1 0 0 0 1 3 6 10

绘制Ι～Φ曲线。