用相干波测电磁波波长时

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11.5 电磁波传播特性

实验11.5 电磁波传播特性Part 1 电磁波参量的测量一、实验目的1. 研究电磁波在良导体表面的反射。

2. 利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长λ，确定电磁波的相位常数K 和波速v 。

二、实验仪器（1）三厘米固态信号发生器1台；（2）电磁波综合测试仪1套；（3）反射板（金属板）2块；（4）半透射板（玻璃板）1块。

三、实验原理和方法1. 自由空间电磁波参量的测量当两束等幅，同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内沿相同或相反方向传播时，由于相位不同发生干涉现象，在传播路程上可形成驻波场分布。

本实验正是利用相干波原理，通过测定驻波场节点的分布，求得自由空间中电磁波波长λ值，再由2K v f K πλλω=⎧⎨==⎩得到电磁波的主要参数K 和v 等。

电磁波参量测试原理如图1所示，P T 和P R 分别表示发射和接收喇叭天线，A 和B 分别表示固定和可移动的金属反射板，C 表示半透射板（有机玻璃板）。

由P T 发射平面电磁波，在平面波前进的方向上放置成45°角的半透射板，由于该板的作用，将入射波分成两束波，一束向A 板方向传播，另一束向B 板方向传播。

由于A 和B 为金属全反射板，两列波就再次返回到半透射板并达到接收喇叭天线P R 处。

于是P R 收到两束同频率，振动方向一致的两个波。

如果这两个波的相位差为π的偶数倍，则干涉加强；如果相位差为π的奇数倍，则干涉减弱。

移动反射板B ，当P R 的表头指示从一次极小变到又一次极小时，则反射板B 就移动了λ/2的距离，由这个距离就可以求得平面波的波长。

设入射波为垂直极化波0j i E E e φ-=当入射波以入射角θ1向介质板C 斜入射时，在分界面上产生反射波r E 和折射波t E 。

设C 板的反射系数为R ，T 0为由空气进入介质板的折射系数，T c 为由介质板进入空气的折射系数。

固定板A 和可移动板B 都是金属板，反射系数均为-1。

在一次近似的条件下，接收喇叭天线P R 处的相干波分别为12100200j r c j r c E RT T E e E RT T E e φφ--=-=-这里()()()1131223132K l l KL K l l K l l L KL φφ=+==+=++∆=其中，ΔL =|L 2-L 1|为B 板移动距离，而1r E 与2r E 传播的路程差为2ΔL 。

电磁波的产生与检测

电磁波的产生与检测电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的一种物理现象，广泛应用于通信、无线电、雷达等领域。

本文将探讨电磁波的产生原理以及常见的检测方法。

一、电磁波的产生原理电磁波的产生与电荷的振动有关。

当电荷发生振动时，就会产生电场和磁场的变化，从而形成电磁波。

具体来说，电流激发了电荷的振荡，电荷的振荡使得电场和磁场发生变化，进而在空间中传播出去。

这种传播的波动被称为电磁波。

二、电磁波的检测方法1. 电磁波的衍射实验衍射是电磁波经过障碍物或孔径时产生的弯曲现象。

利用衍射现象，可以检测电磁波的传播。

衍射实验通常使用单一的光源和狭缝，通过观察经过狭缝后的光斑的变化来判断电磁波的特性。

2. 电磁波的干涉实验干涉是两个或多个电磁波相互作用产生的现象。

通过干涉实验，可以检测电磁波的相干性和波长。

常见的干涉实验装置有杨氏双缝干涉仪和迈克耳逊干涉仪。

干涉实验可以测量电磁波的波长和相位差，从而了解电磁波的特性。

3. 电磁波的天线接收天线是一种专门用于接收电磁波的装置。

天线可以将电磁波转化为电信号，以便进行分析和处理。

常见的天线有定向天线和全向天线两种。

定向天线可以选择性地接收特定方向的电磁波，而全向天线可以接收来自各个方向的电磁波。

4. 电磁波的谐振器检测谐振器是一种用于检测和放大特定频率电磁波的装置。

谐振器由电容器和电感器构成，当电磁波的频率与谐振器的频率相匹配时，会在谐振器中导致共振现象。

通过测量谐振器的共振频率，可以判断电磁波的频率和特性。

5. 电磁波的光谱分析光谱分析是一种用于测量电磁波频率和强度的方法。

通过将电磁波分散成各个波长的光谱，然后进行测量和分析，可以得到电磁波的频谱特性。

光谱分析常用于无线电通信、天文学和光谱学等领域。

三、结语电磁波的产生与检测是电磁学领域的重要课题。

通过了解电磁波的产生原理和常见的检测方法，我们可以更好地理解和应用电磁波的特性。

电磁波在现代科技发展和生活中起着至关重要的作用，希望本文的内容能对读者有所启发。

物理一轮复习考点47光的干涉衍射和偏振现象实验：用双缝干涉测光的波长电磁波相对论简介练习含解析

考点47 光的干涉、衍射和偏振现象实验：用双缝干涉测光的波长电磁波相对论简介题组一基础小题1．让太阳光垂直照射一块遮光板,板上有一个可以自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢缩小直至完全闭合时,在孔后的屏上将先后出现(）A．由大变小的三角形光斑，直至光斑消失B．由大变小的三角形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失C．由大变小的三角形光斑,明暗相间的条纹，直至黑白色条纹消失D．由大变小的三角形光斑、圆形光斑、明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失答案D解析当孔足够大时,由于光的直线传播，所以屏上首先出现的是三角形光斑,之后随着孔继续缩小，出现小孔成像,成的是太阳的像,故为小圆形光斑，随着孔的进一步缩小，当尺寸与光波波长相当时，出现明暗相间的彩色条纹，最后随孔的闭合而全部消失,故D正确。

2．下列说法中正确的是()A．光导纤维传送光信号是利用了光的全反射现象B．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的偏振现象C．门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象D．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象答案A解析光导纤维传送光信号是利用了光的全反射现象，A正确;用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉现象，B错误；门镜可以扩大视野是利用了光的折射现象,C错误；照相机镜头表面涂上增透膜,以增强透射光的强度,是利用了光的干涉现象，D错误。

3．(多选)下列关于电磁场的说法中正确的是（）A．只要空间某处有变化的电场或磁场，就会在其周围产生电磁场，从而形成电磁波B．任何变化的电场周围一定有磁场C．振荡电场和振荡磁场交替产生，相互依存,形成不可分离的统一体，即电磁场D．电磁波的理论在先，实践证明在后答案BCD解析振荡电场和振荡磁场交替产生，形成电磁波，A错误，C正确；变化的电场一定产生磁场，B正确；麦克斯韦预言电磁波的存在，赫兹进行了实验验证，D正确。

4．下列说法正确的是（)A．全息照片的拍摄利用了光的衍射原理B．只有发生共振时,受迫振动的频率才等于驱动力频率C．高速飞离地球的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢D．鸣笛汽车驶近路人的过程中,路人听到的声波频率与该波源的频率相比减小答案C解析全息照相利用了激光的频率单一,具有相干性好的特点，利用了光的干涉现象，与光的衍射无关，故A错误；受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与是否发生共振无关,故B错误；根据时间延缓效应可知，在宇宙中高速飞行的飞船中的宇航员认为地球上的时钟变慢，故C正确；根据多普勒效应可知,鸣笛汽车驶近路人的过程中,路人听到的声波频率与该波源的频率相比增大，故D错误。

电磁波综合实验报告

电磁波综合实验报告实验目的：1.测量电磁波的传播速度和波长2.观察电磁波的偏振现象3.验证平面波的叠加原理实验器材：1.微波发生器2.微波接收器3.半波片4.四分之一波片5.直线极偏振器6.旋转极偏振器7.平面金属反射板8.小孔屏9.带刻度尺的直尺实验原理：1.传播速度和波长的测量根据公式 v = λf，可以通过测量微波发生器频率和波长计算出微波的传播速度。

我们将微波信号发射到一堵墙上，从墙面反射回来后通过直线偏振器，最后被微波接收器接收到。

在测量信号来回多次反射后的距离和对应的时间，并取平均值后，根据公式 v = 2d/t 计算出传播速度和波长。

2.偏振现象的观察我们选择两种不同的微波偏振器，直线极偏振器和旋转极偏振器，观察它们在不同的角度下对微波的偏振状态的改变。

同时，我们使用半波片和四分之一波片来观察它们对微波的偏振状态的改变。

3.平面波的叠加原理的验证我们在一个金属反射板上制作了两个小孔，并在两个小孔之间测量了微波信号的强度和相位差。

然后我们将两个小孔遮挡住一个后观察测量结果和理论计算。

实验步骤：1.测量微波传播速度和波长a.设置发生器频率为10GHz，并将微波信号通过直线偏振器。

b.将微波接收器放置在发射器前面，确保两者之间的距离为100cm。

c.测量出从发射到接收所需的时间，并对多次反射的数据求平均。

d.根据公式计算出微波的传播速度和波长。

2.观察偏振现象a.将微波信号通过旋转极偏振器并记录下其角度。

b.将微波信号通过四分之一波片并记录下其角度。

c.将微波信号通过半波片并记录下其角度。

d.将微波信号通过直线极偏振器并记录下其角度。

3.验证平面波的叠加原理a.将微波信号通过带刻度尺的直尺。

b.在金属反射板上制作两个小孔，分别挨着直尺两端，并以同样的角度朝向直尺中心。

c.将微波信号通过两个小孔后，测量其强度和相位差。

d.遮挡一个孔并记录微波信号的强度和相位差。

e.根据以上数据进行理论计算。

迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告

迈克尔逊干涉仪测量光波的波长实验报告
实验目的，通过迈克尔逊干涉仪测量光波的波长，了解干涉仪的原理和使用方法。

实验仪器，迈克尔逊干涉仪、光源、准直器、透镜、光电探测器、计算机。

实验原理，迈克尔逊干涉仪是利用干涉现象测量光波的波长的仪器。

当两束光波相遇时，会产生干涉条纹，通过测量干涉条纹的间距可以计算出光波的波长。

实验步骤：
1. 调整干涉仪，使两束光波相遇并产生明显的干涉条纹。

2. 使用光电探测器测量干涉条纹的间距。

3. 根据干涉条纹的间距和干涉仪的参数，计算出光波的波长。

实验结果，通过实验测得光波的波长为λ=600nm。

实验结论，通过迈克尔逊干涉仪测量光波的波长，得到了较为
准确的结果。

实验结果与理论值相符合，证明了干涉仪的原理和使
用方法的有效性。

实验中遇到的问题及解决方法，在实验过程中，由于干涉条纹
的清晰度和测量的精度会受到外界光线的干扰，因此需要在实验环
境中尽量减少外界光线的影响，保持实验仪器的稳定性。

实验改进方案，为了提高实验的精度，可以使用更先进的光电
探测器和数据处理软件，以及对干涉仪进行更精确的调整，以确保
实验结果的准确性。

总结，通过本次实验，我对迈克尔逊干涉仪的原理和使用方法
有了更深入的了解，同时也学会了如何通过干涉仪测量光波的波长，这对我的实验能力和科研能力有了一定的提升。

北邮电磁场与电磁波测量实验报告2 双缝衍射

北京邮电大学电磁场与电磁波测量实验实验报告实验内容：双缝衍射实验迈克尔逊双缝实验学院：电子工程学院班级：2010211203班组员：崔宇鹏张俊鹏章翀2013年4月18日实验三双缝衍射实验一、实验目的掌握来自双缝的两束中央衍射波相互干涉的影响。

二、预习内容电磁波双缝干涉现象三、实验仪器和设备DH926B型微波分光仪一台四、实验原理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λ，例如，入射波波长λ=32mm，取缝宽a=40mm，由单缝衍射的一级极小公式，得，我们在一级极小范围内研究两束中央衍射波相互干涉现象。

当衍射角Φ适合条件：(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Φ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)五、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90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180处，此时小平台的0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0开始，在双缝的两侧使衍射角每改变1 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。

电磁波的相干性和光的相干性

电磁波的相干性和光的相干性电磁波的相干性和光的相干性是光学领域中重要的概念之一。

相干性描述了波动的一致性和协调性，对于解释和理解波动现象具有重要意义。

本文将介绍电磁波的相干性和光的相干性的基本概念、原理和应用。

一、电磁波的相干性1. 相干性的定义在介绍电磁波的相干性之前，首先需要了解相干性的定义。

相干性指的是两个或多个波动系统之间存在一定的关联性，波动系统的预测结果在一定程度上是可预测和一致的。

具体来说，对于电磁波来说，相干性表示波动的振幅和相位之间存在一定的关系。

2. 相干性的类型根据电磁波的特性和相干性的表现形式，可以将电磁波的相干性分为时域相干性和频域相干性两种类型。

（1）时域相干性：时域相干性指的是在时间上波动的振幅和相位保持一定的关系。

在时域上观察，两个或多个波动系统的波形在一段时间内保持一致，能够形成稳定的干涉图案。

（2）频域相干性：频域相干性是指波动信号频谱的光谱成分之间保持一定的关联性。

在频域上观察，两个或多个波动系统之间的频率成分是一致的。

3. 相干性的实现要实现电磁波的相干性，需要满足以下条件：（1）相干光源：相干光源是实现相干性的基础。

常用的相干光源有激光器等，激光由于具有高度相干性，被广泛应用于干涉、衍射等实验和技术领域。

（2）波动链路的稳定性：相干性要求波动链路的稳定性，包括光路稳定性和光源稳定性。

在实际应用中，为了保证相干性的稳定，通常采用光学干涉仪等设备进行波动链路的精确调节。

4. 相干性的应用相干性广泛应用于光学领域中的干涉、衍射、全息术等实验和技术中。

通过相干性的干涉效应，可以实现光的编码解码、三维成像、光学存储等应用。

二、光的相干性1. 光的相干性的定义光的相干性指的是光波的振幅和相位之间的关系。

相干性是光学中重要的概念，描述了光波的稳定性和协调性。

2. 光的相干性的实现与电磁波相干性类似，实现光的相干性需要满足以下条件：（1）相干光源：相干光源是实现光相干性的基础。

电磁场电磁波实验

实验一电磁波反射实验一、实验目的1、了解电磁波反射特性。

2、掌握分光仪的使用方法。

3、掌握DH926U型微波分光仪自动测试系统的使用方法。

二、仪器设备微波分光仪一套；计算机一台，实验软件一套。

三、实验基本原理电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反射，本处以一块大的金属板作为障碍物来研究当电磁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。

b5E2RGbCAP四、实验内容、步骤系统构建指南：系统构建时，开启DH1121B型三厘M固态信号源。

DH926B型微波分光仪的两喇叭口面应互相正对，它们各自的轴线应在一条直线上，指示两喇叭位置的指针分别指于工作平台的0-180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，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。

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90-90这对刻线一致，这时小平台上的0刻度就与金属板的法线方向一致。

p1EanqFDPw将DH926AD型数据采集仪提供的USB电缆线的两端根据具体尺寸分别连接到数据采集仪的USB口和计算机的USB口，此时，DH926AD型数据采集仪的USB指示灯亮<蓝色），表示已连接好。

然后打开DH926AD型数据采集仪的电源开关，电源指示灯亮<红色），将数据采集仪的通道电缆线两端分别连接到DH926B型微波分光仪分度转台底部的光栅通道插座和数据采集仪的相应通道口上<本实验应用软件默认为通道1）。

最后，察看DH1121B型三厘M固态信号源的“等幅”和“方波”档的设置，将DH926AD型数据采集仪的“等幅/方波”设置按钮等同于DH1121B型三厘M固态信号源的设置。

转动微波分光仪的小平台，使固定臂指针指在某一刻度处，这刻度数就是入射角度数，然后转动活动臂在DH926AD 型数据采集仪的表头上找到一最大指示，此时微波分光仪的活动臂上的指针所指的刻度就是反射角度数。

试验原理相干波原理

பைடு நூலகம்
连续极点并求平均的方法求波长。
电子信息工程学院
三、实验原理
及波节数，就可确定波长的值。
相干波空间分布图
因此，只要确定驻波节点位置
电子信息工程学院
三、实验原理
取第一次出现极小值的节点处l0作为第一个波节点n=0，对其它n值则有：
n=1， n=2， n=3， ………… n=n，对应第n+1个波节点，或第n个半波长数。对应第二个波节点，或第一个半波长数。对应第三个波节点，或第二个半波长数。对应第四个波节点，或第三个半波长数。
4.确定电磁波相位常数和波速
5.了解电磁波的波阻抗等参量
电子信息工程学院
三、实验原理相干波原理：当两束等幅，同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内从相同或相反方向传播时，由于初相位不同发生干涉现象，在传播路径上可形成驻波场分布。
电子信息工程学院
三、实验原理
A
图1 参量测试原理图
电子信息工程学院
波长的平均值λ=(λ1+λ2+λ3)/3
电子信息工程学院
六、思考题
1、用相干波测电磁波波长时，图1中的半透射板放
置位置如果转90o，将出现什么现象？这时能否测
准λ值，为什么？
电子信息工程学院
电子信息工程学院
四、实验内容
测量与记录数据
(4)连续测3次，求平均值，n取3或4即可。 (5) 根据测出的L值，计算λ、β、V值。
电子信息工程学院
五、实验报告内容与要求
1、实验目的；
2、实验装置简图；
3、实验数据表。
实验次数 1 2 3
微安表零指示次数n+1

物理实验技术中的测量电磁波的方法

物理实验技术中的测量电磁波的方法引言：电磁波是一种传播能量的方式，广泛应用于通信、雷达、医疗等领域。

为了探究电磁波性质、开发新的应用以及验证理论，科学家们经过长期努力，发展出了各种测量电磁波的方法。

本文将介绍几种常见的物理实验技术中测量电磁波的方法，包括干涉仪实验、光电效应实验和磁共振实验。

一、干涉仪实验干涉仪是测量电磁波干涉和波长的重要工具。

其基本原理是两束相干光的叠加会产生干涉现象。

在实验中，可以通过干涉仪测量出电磁波的波长、频率和相速度。

在实验中，首先需要调节干涉仪的光程差，使两束光相遇后产生干涉条纹。

可以通过移动反射镜或改变入射光角度来调节光程差。

然后，通过测量干涉条纹间距来确定波长，进一步计算出频率和相速度。

同时，干涉仪还可以用于测量光的偏振态和折射率等性质。

二、光电效应实验光电效应实验是测量电磁波能量和频率的重要方法。

通过研究光电效应现象，可以确定电磁波的粒子特性，即光子。

在实验中，使用光电效应装置，将金属材料暴露在电磁波辐射下，并测量光电子的动能和光电流强度。

根据能量守恒定律，可以计算出光电子的动能，进而推断出光子携带的能量。

同时，还可以通过测量不同频率下的光电流强度，确定电子的逸出功和阈频，从而得知电磁波的频率。

三、磁共振实验磁共振实验是测量电磁波频率和能量级跃迁的重要手段。

它利用自旋和外磁场的相互作用，使原子的自旋状态发生变化，从而产生共振信号。

在实验中，首先将样品置于磁共振装置中，通过调节磁场强度和频率，使得与样品自旋共振条件匹配。

然后，使用射频信号激发和检测共振信号。

通过改变磁场强度和扫描频率，可以得到磁共振谱线，从中确定电磁波的频率和能级跃迁。

结语：物理实验技术中的测量电磁波的方法众多，本文只介绍了干涉仪实验、光电效应实验和磁共振实验三种常见方法。

干涉仪实验可以测量波长、频率和相速度，光电效应实验可以确定光子能量和频率，磁共振实验可以研究能量级跃迁和频率。

这些方法为科学家们深入研究和应用电磁波提供了有力的手段，也为我们更好地理解和利用电磁波带来了方便。

电磁波的色散、衍射和干涉现象

电磁波的色散、衍射和干涉现象1. 电磁波的色散电磁波的色散是指不同频率的电磁波在通过介质时，因折射率与频率有关而产生速度差异，导致波形变形的现象。

电磁波的色散可以分为两种：正常色散和反常色散。

1.1 正常色散正常色散是指当电磁波的频率增加时，折射率也增加，导致波速减慢。

在这种情况下，高频成分的波形相对于低频成分的波形滞后。

在玻璃等介质中观察到的紫色光的色散现象就是一种正常色散。

1.2 反常色散反常色散是指当电磁波的频率增加时，折射率却减小，导致波速加快。

在这种情况下，高频成分的波形相对于低频成分的波形领先。

在棱镜实验中，当入射光频率较高时，折射角大于入射角，这就是一种反常色散现象。

2. 电磁波的衍射电磁波的衍射是指电磁波遇到障碍物或通过狭缝时，波前发生弯曲并在障碍物后面形成新的波前现象。

衍射现象是电磁波波动性质的体现。

2.1 单缝衍射单缝衍射是指电磁波通过一个狭缝时产生的衍射现象。

当狭缝宽度远小于电磁波波长时，衍射现象明显。

衍射条纹中间宽、两边窄，呈对称分布。

狭缝宽度越小，衍射现象越明显。

2.2 多缝衍射多缝衍射是指电磁波通过多个狭缝时产生的衍射现象。

与单缝衍射类似，当狭缝宽度远小于电磁波波长时，衍射现象明显。

多缝衍射的衍射条纹中间宽、两边窄，且间距相等。

狭缝数量越多，衍射现象越明显。

2.3 圆孔衍射圆孔衍射是指电磁波通过一个圆形孔洞时产生的衍射现象。

当孔径大小远小于电磁波波长时，衍射现象明显。

圆孔衍射的衍射光强分布呈环状，且中央亮度最高。

孔径越小，衍射现象越明显。

3. 电磁波的干涉电磁波的干涉是指两个或多个电磁波波源发出的波在空间中相遇时，由于相位差异而产生的干涉现象。

干涉现象是电磁波波动性质的体现。

3.1 相干条件电磁波的干涉现象发生在两个或多个电磁波波源发出的波满足相干条件时。

相干条件包括：频率相同、相位差恒定、振动方向相同。

只有满足这些条件，才能产生稳定的干涉图样。

3.2 干涉条纹电磁波干涉现象产生的干涉条纹是指在空间中相邻干涉极大值和极小值之间的亮度变化规律。

“电磁场与电磁波”和“微波技术”实验大纲及指导说明书

“电磁场与电磁波”和“微波技术”课内实验大纲及实验指导书唐万春，车文荃编制陈如山审定南京理工大学通信工程系2006年12月目录1．“电磁场与电磁波”课内实验大纲2．“电磁场与电磁波”课内实验指导说明书实验一电磁波参量的测定实验二电磁波的极化3．“微波技术”课内实验大纲4．“微波技术”课内实验指导说明书实验一传输线的工作状态及驻波比测量实验二微波网络散射参量测试5．“电磁场与电磁波”和“微波技术”课内实验评分标准南京理工大学实验教学大纲课程名称：电磁场与电磁波开课实验室：电磁场与微波技术实验室执笔人：唐万春审定人：陈如山修（制）订日期： 2005年4月*由学校出版、印刷的实验教材（或指导书），统一写作“南京理工大学出版”。

“电磁场与电磁波”课内实验指导书唐万春编写南京理工大学通信工程系二00六年十二月实验一电磁波参量的测定实验1.实验目的a)观察电磁波的传播特性。

b)通过测定自由空间中电磁波的波长，来确定电磁波传播的相位常数k和传播速度v。

c)了解用相干波的原理测量波长的方法。

2.实验内容a)了解并熟悉电磁波综合测试仪的工作特点、线路结构、使用方法。

b)测量信号源的工作波长（或频率）。

3.实验原理与说明a)所使用的实验仪器分度转台晶体检波器可变衰减器喇叭天线反射板固态信号源微安表实验仪器布置图如下：体检波器图1 实验仪器布置图参阅图1。

固态信号源所产生的信号经可变衰减器至矩形喇叭天线，由喇叭天线辐射出去，在接收端用矩形喇叭天线接收，接收到的信号经晶体检波器后通过微安表指示。

b) 原理本实验利用相干波原理，通过测得的电磁波的波长，再由关系式2,k v f kπωλλ===得到电磁波的主要参量k ，v 等。

实验示意图如图2所示。

图中0r P 、1r P 、2r P 和3r P 分别表示辐射喇叭、固定反射板、可动反射板和接收喇叭，图中介质板是一23030()mm ⨯的玻璃板，它对电磁波进行反射、折射后，可实现相干波测试。

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一、实验目的1、在学习均匀平面电磁波特性的基础上，观察电磁波传播特性互相垂直。

2、熟悉并利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长λ，并确定电磁波的相位常数β和波速υ。

二、实验原理两束等幅、同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内从相同（或相反）方向传播时，由于初始相位不同发生干涉现象，在传播路径上可形成驻波场分布。

本实验正是利用相干波原理，通过测定驻波场节点的分布，求得自由空间内电磁波波长λ的值，再由 λπβ2=，βωλν==f得到电磁波的主要参量：β和ν等。

本实验采取了如下的实验装置设入射波为φj i i e E E -=0，当入射波以入射角1θ向介质板斜投射时，则在分界面上产生反射波r E 和折射波t E 。

设介质板的反射系数为R ，由空气进入介质板的折射系数为0T ，由介质板进入空气的折射系数为c T ，另外，可动板2r P 和固定板1r P 都是金属板，其电场反射系数都为-1。

在一次近似的条件下，接收喇叭处的相干波分别为1001Φ--=j i c r e E T RT E ，2002Φ--=j i c r e E T RT E这里 ()13112r r r L L L ββφ=+=；()()231322222L L L L L L r r r r βββφ=+∆+=+=；其中12L L L -=∆。

又因为1L 为定值，2L 则随可动板位移而变化。

当2r P 移动L ∆值，使3r P 有零指示输出时，必有1r E 与2r E 反相。

故可采用改变2r P 的位置，使3r P 输出最大或零指示重复出现。

从而测出电磁波的波长λ和相位常数β。

下面用数学式来表达测定波长的关系式。

在3r P 处的相干波合成为()210021φφj j i c r r r e e E T RT E E E --+-=+=或写成 ()⎪⎭⎫ ⎝⎛+-∆Φ-=200212cos 2φφj i c r eE T RT E （1-2）式中L ∆=-=∆Φβφφ221为了测量准确，一般采用3r P 零指示法，即02cos =∆φ或π)12(+=∆Φn ，n=0,1,2......这里n 表示相干波合成驻波场的波节点（0=r E ）数。

中山学院电磁波实验——电磁场与电磁波实验0512

实验一电磁场分布模拟测量实验一、实验目的1、学会用恒定电流场描绘模拟静电场的实验方法。

2、研究电场线的分布规律。

3、加深对电场强度和电势概念的理解.二、实验概述电场强度和电势是表征电场特性的两个基本物理量,为了形象地表示静电场,常采用电场线(曾称电力线)和等势面来描绘静电场.电场线与等势面处处正交,因此有了等势面的图形就可以大致画出电场线的分布图,反之亦然。

静电场的研究有多种方法,模拟法就是一种重要的实验方法.两个物理量之间,只要具有相同的物理模型或相同的数学表达式,就可以用一个物理量去定量地或定性地模仿另一个物理量,这种方法称为模拟法.本实验采用稳恒电流场模拟静电场的方法来描绘等势线。

用灵敏电流计检测出一组等势点子，然后将这些等势点用光滑曲线连接起来，就描绘出了等势线。

三、实验准备本实验与微安电流表和稳压电源配合使用。

1、把实验器底板放正，旋下底板上的接线柱帽，并取下电极圈。

2、将打好孔的白纸、复写纸、导电纸依次套进接线柱螺杆上放平。

3、将接线柱帽旋入螺杆，同时把接线叉嵌入。

然后把接线帽旋紧使电极与导电纸接触良好。

4、将“+5V输出”端口与接线柱正负端相连接。

5、在两电极之间，均匀地在导电纸上取5个小点，作为实验基准点（A、B、C、D、E，学生自己标注）。

四、实验方法1、上述步骤安装完毕后，检查一个是否有接触和松动处。

2、检查无误后，接通“+5V”电源供电电路。

3、将一根探针放在基准点A上，用另一根探针尖在该附近找寻与A等势的点，电流表指针偏转越小，就越接近要找的点。

若找到某一点A1，指针无偏转，处于零位，就把探针用力按一下，白纸上便留下了与A等势的点A1。

4、用相同的方法可以找出A2、A3、、、A8等七个点，这样就取出了一条等势线的点。

5、把探针从A移到B，参照上述方法找出与B等势的点B1、B2、、、、B8。

6、依次类推，共找出五条等势线的点7、切断电源、取出白纸，分组把点用光滑曲线连成一条等势线。

电磁场实验讲义-书

《电磁场》实验指导书电子信息工程实验室目录实验1 电磁波参量的研究 (1)实验2 电磁波极化的研究 (11)实验3 电磁波反射与折射的研究 (5)实验4 均匀无耗媒质参量的研究 (18)实验1 电磁波参量的研究1．实验目的：（1）在学习均匀平面电磁波特性的基础上，观察电磁波传播特性如、和互相垂直。

（2）熟悉并利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长λ，并确定电磁波的相位常数β和波速ν。

（3）了解电磁波的其他参量，如波阻抗η等。

2.实验仪器：（1） AT1123型3cm 固态源1台（2） DH926B 型电磁波综合测试仪1套（3） XF-01选频放大器1台（4） PX-16型频率计 3.实验原理两束等幅、同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内以相同（或相反）方向传播时，由于初始相位不同，它们相互干涉的结果，在传播路径上，形成驻波分布。

我们正是利用相干波原理，通过测定驻波场节点的分布，求得自由空间电磁波波长λ的值，再由λπβ2=（1-1）βπλυ2f == （1-2）得到电磁波的主要参数：β、ν等我们用图1.1来说明自由空间内电磁波波长λ值的测试原理。

设入射波为:βγj 0i i e E E -=。

当入射波以入射角θ1向介质板斜投射时，在分界面上产生反射波E γ和折射波E i 。

设入射波为垂直极化波，用R ┴表示介质板的反射系数，用0T ⊥和ε⊥T 表示由空气进入介质板和由介质板进入空气的折射系数。

另外，可动板r2P 和固定板r1P 都是金属板，其电场反射系数为-1，在一次近似的条件下，接受喇叭r3P 处的相干波分别为：1j i 0r1e E T T R E φε-⊥⊥⊥-= ()1r3r11L L L ββφ=+= 2j i 0r2e E T T R E φε-⊥⊥⊥-= ()()r1r3r3r22L L L L L ++=+=∆ββφ其中，12L L L -=∆又因L 1是固定值，L 2则随可动板位移L ∆而变化。

电磁波相干振荡

电磁波相干振荡是一个复杂的过程，涉及到电磁场理论、波动性质以及振荡电路等多个领域的知识。

以下是我根据您给出的信息创作的一篇800字的文章：电磁波，以波动形式在空间传播的电磁场，无处不在，无所不能。

从遥远的星光到地面的无线电波，从电磁炉的热力到实验室中的粒子加速器，它们都是电磁波的产物或应用。

然而，在各种复杂的环境和条件中，如何实现稳定且可预测的电磁波输出呢？这就涉及到电磁波相干振荡的问题。

相干振荡是电磁波的一个重要特性，也是振荡器设计的基本原则。

简单来说，相干振荡意味着电磁波的振幅和频率都保持稳定，并且它们的相位变化与初始相位无关。

这就像一个稳定的钟摆，不论摆动的幅度多大或多小，其频率始终保持不变。

要实现电磁波的相干振荡，我们需要一个能够产生稳定振荡的电路。

这个电路通常被称为振荡器，它由各种电子元件组成，如电感、电容和半导体器件等。

这些元件在电路中形成了一个复杂的网络，当电流在其中流动时，会产生电磁场，从而产生电磁波。

为了使电磁波保持相干状态，振荡器需要满足两个关键条件：稳定性和平滑性。

稳定性意味着振荡器的输出应该保持在一个相对稳定的频率上，即使在负载变化或电源电压波动的情况下也是如此。

平滑性则意味着输出波形的幅度和相位变化应该非常小，以保证电磁波的质量。

为实现这两个条件，工程师们在设计振荡器时会考虑许多因素，如元件的选择、电路的结构、散热设计以及电源的质量等。

有时还需要通过调试和优化来调整振荡器的参数，以使其达到最佳的性能。

此外，为了保证电磁波的相干性，我们还需确保振荡器的工作环境是理想的。

这意味着它需要在一个无干扰、恒温恒湿的环境中工作，以确保其输出不受外部因素的影响。

同时，对于一些需要高精度和稳定性的应用，还需要采取额外的措施来保证振荡器的性能。

总的来说，电磁波相干振荡是一个复杂而又重要的过程。

它涉及到许多物理和工程学的概念，如电磁场理论、波动性质、电路设计以及环境因素等。

通过深入理解这些概念和过程，我们可以更好地利用电磁波进行通信、测量和探测等应用，为人类社会的发展和进步做出贡献。

频率的计算和波长的测量

频率的计算和波长的测量一、频率的计算1.频率的定义：频率是指单位时间内周期性事件发生的次数，通常用赫兹（Hz）作为单位。

2.频率的计算公式：频率（f）= 1 / 周期（T），其中周期是指周期性事件完成一个完整周期所需要的时间。

3.频率与角速度的关系：角速度（ω）= 2πf，其中π是圆周率，约为3.14159。

4.频率与振动的关系：振动是指物体围绕平衡位置做周期性的来回运动，频率反映了振动的快慢。

二、波长的测量1.波长的定义：波长是指波在一个周期内传播的距离，通常用米（m）作为单位。

2.波长的计算公式：波长（λ）= 速度（v）/ 频率（f），其中速度是指波在介质中传播的速度。

3.波长与波速的关系：波速（v）= 波长（λ）× 频率（f）。

4.波长的测量方法：可以使用干涉仪、衍射仪等仪器进行精确测量，也可以通过观察波的干涉、衍射等现象来估算波长。

5.波长的测量在实际应用中的重要性：波长的测量对于科学研究和技术应用具有重要意义，例如在光纤通信、雷达探测、光学仪器等领域。

三、频率和波长的关系1.频率和波长的反比关系：根据波长的计算公式，频率和波长呈反比关系，即频率越高，波长越短。

2.波谱分析：不同频率的波在介质中传播时，会受到不同程度的衰减和衍射影响，通过对波谱的分析可以了解物质的结构和组成。

3.电磁波谱：电磁波谱是指电磁波按照频率或波长排列的谱系，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等。

四、频率和波长的应用1.通信技术：频率和波长的计算在无线电通信、卫星通信、光纤通信等领域中具有重要意义，用于设计和优化通信系统。

2.光学仪器：频率和波长的测量在激光技术、光纤传感、望远镜等光学仪器中发挥着关键作用。

3.科学研究：频率和波长的研究对于探索宇宙、分析物质结构、研究量子力学等领域具有重要作用。

通过以上知识点的学习，学生可以深入理解频率的计算和波长的测量方法，并了解其在科学和工程领域中的应用。

电磁场实验

实验一：球形载流线圈的场分布与自感一、实验目的1. 研究球形载流线圈（磁通球）的典型磁场分布及其自感参数；2. 掌握感应电势法测量磁场的方法；3. 在理论分析与实验研究相结合的基础上，力求深化对磁场边值问题、自感参数和磁场测量方法等知识点的理解。

二、实验原理（1）球形载流线圈（磁通球）的磁场分析如图1-1所示，当在z 向具有均匀的匝数密度分布的球形线圈中通以正弦电流i 时，可等效看作为流经球表面层的面电流密度K 的分布。

显然，其等效原则在于载流安匝不变，即如设沿球表面的线匝密度分布为W ′，则在与元长度d z 对应的球面弧元d R θ上，应有()d d N W R θi=z i 2R ⎛⎫'⎪⎝⎭因在球面上，θcos R z =，所以()d d cos sin d z R R θθθ==代入上式，可知对应于球面上线匝密度分布W ′，应有2sin d sin d 2N RR NW R Rθθθθ⋅'==即沿球表面，该载流线圈的线匝密度分布W ′正比于θsin ，呈正弦分布。

因此，本实验模拟的在球表面上等效的面电流密度K 的分布为sin Ni 2RK e φθ=⋅⋅ 由上式可见，面电流密度K 周向分布，且其值正比于θsin 。

因为，在由球面上面电流密度K 所界定的球内外轴对称场域中，没有自由电流的分布, 所以, 可采用标量磁位ϕm 为待求场量，列出待求的边值问题如下：图1-1球形载流线圈（磁通球） i图1-2 呈轴对称性的计算场域上式中泛定方程为拉普拉斯方程，定解条件由球表面处的辅助边界条件、标量磁位的参考点，以及离该磁通球无限远处磁场衰减为零的物理条件所组成。

通过求解球坐标系下这一边值问题，可得标量磁位ϕm1和ϕm2的解答，然后，最终得磁通球内外磁场强度为(1-1)和()()32m22cos sin 6r Ni R - r>R R r θϕθθ⎛⎫=∇=+ ⎪⎝⎭H e e (1-2)基于标量磁位或磁场强度的解答，即可描绘出磁通球内外的磁场线分布，如图1-3所示。

电磁波传播特性实验报告

电磁波传播特性实验报告Zhang Chuheng************************2015年10月15日1第一部分：电磁波参量的测量1.1实验目的1.了解电磁波综合测试仪的结构，掌握其工作原理2.利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长λ，确定电磁波的相位常数K和波速v 1.2实验仪器1.三厘米固态信号发生器一台2.电磁波综合测试仪一台3.反射板（金属板）两块4.半透射板（玻璃板）一块1.3实验原理简述1.3.1其他参数可以由波长λ求得第一部分实验要求测得自由空间内电磁波的波长λ、电磁波的相位常数K和波速v。

其中，电磁波的相位常数和波速可以由以下公式求出{K=2π/λ(1)v=λf=ω/K因此问题可以归结为测得电磁波的波长。

11.3.2本实验采用干涉方法求得波长本实验采用干涉的方法测定电磁波的波长，实验原理图如图1（实验手册图1-1）所示。

入射电磁波⃗E i，通过一个半透射板C，半透射板将电磁波分束为两列波，分别经过金属全反射板A和B的反射后在接收喇叭天线P R前方叠加，形成干涉。

图1:电磁波参量测试原理图1.3.3简要推算过程假设入射极化波为⃗Ei=E0e−jϕ(2)则，到达接收喇叭天线P R处的两束电磁波分别为{⃗Er1=−RT0T c ⃗E0e−jϕ1⃗Er2=−RT0T c ⃗E0e−jϕ2(3)其中⃗E r1为经过全反射板A反射后形成的，⃗E r2为经过全反射板B反射后形成的。

R为C板的反射系数，T0为由空气进入介质板的折射系数，T c为由介质板进入空气的折射系数。

固定板A和可移动板B的反射系数均为-1。

同时，其中的相位因子可以表示为{ϕ1=K(l1+l2)=KL1ϕ2=K(l2+l3)=K(l1+l2+∆L)=KL2(4)由叠加原理可以知道，当2∆L满足2∆L=(2n+1)λ/2(5)时，两束波叠加相消，接收指示为零。

21.3.4波长的实验计算公式在实验中，我们沿着一个方向改变反射板B的位置，是的P R重复出现零指示即可测出电磁波的波长。

光的相干性与相干长度 → 电磁波的相干性与相干长度

光的相干性与相干长度→ 电磁波的相干
性与相干长度
1. 电磁波的相干性
电磁波的相干性描述了波的波峰和波谷之间的关系。

如果波的相位差保持恒定，我们就说这两个波是相干的。

反之，如果相位差随时间变化，两个波就是不相干的。

2. 相干长度
相干长度是描述电磁波相干性的一个重要参数。

它表示在此长度范围内，两个波的相位差不变。

超过相干长度，相位差开始随时间变化，波变得不再相干。

3. 相干长度与波长的关系
相干长度与波长有直接的关系。

可以使用下面的公式计算相干长度：
$$ l_c = \frac{\lambda}{2} $$
其中，$ l_c $ 是相干长度，$ \lambda $ 是波长。

这个公式告诉我们，波长越短，相干长度就越短，相干性随之减弱。

4. 相干长度与应用
相干长度在光学和通信等领域具有重要应用。

例如，在激光干涉测量中，相干长度决定了测量的精度和分辨率。

此外，相干长度也对光纤通信的传输质量有影响。

如果信号传输的距离超过了相干长度，信号的相干性就会下降，导致传输质量的损失。

结论
电磁波的相干性与相干长度是描述波的特性的重要概念。

相干
长度与波长直接相关，波长越短，相干长度越短，相干性随之减弱。

相干长度在光学和通信等领域具有广泛的应用。