北邮电磁场与微波测量实验报告实验五极化实验

北邮电磁场与微波测量实验报告

实验五极化实验

学院：电子工程学院

班号：2011211204

组员：

执笔人：

学号：2011210986

一、实验目的

1．培养综合性设计电磁波实验方案的能力 2．验证电磁波的马吕斯定理

二、实验设备

S426型分光仪

三、实验原理

平面电磁波是横波，它的电场强度矢量E 和波长的传播方向垂直。如果E 在垂直于传播方向的平面沿着一条固定的直线变化，这样的横电磁波叫线极化波。在光学中也叫偏振波。偏振波电磁场沿某一方向的能量有一定关系。这就是光学中的马吕斯定律：

2

0cos I I θ

=

式中I 为偏振波的强度，θ为I 与I0间的夹角。

DH926B 型分光仪两喇叭口面互相平行，并与地面垂直，其轴线在一条直线上，由于接收喇叭是和一段旋转短波导连在一起的；在该轴承环的90度围，每隔5度有一刻度，所以接收喇叭的转角可以从此处读到。

四、实验步骤

1．设计利用S426型分光仪验证电磁波马吕斯定律的方案；

根据实验原理，可得设计方案：将S426型分光仪两喇叭口面互相平行，并与地面垂直，其轴线在一条直线上，由于接收喇叭是和一段旋转短波导连在一起的；在该轴承环的90度围，每隔5度有一刻度，接收喇叭课程从此处读取θ（以10度为步长），继而进行验证。

2．根据设计的方案，布置仪器，验证电磁波的马吕斯定律。

实验仪器布置

通过调节，使A1取一较大值，方便实验进行。 然后，再利用前面推导出的θ，将仪器按下图布置。

五、实验数据

I（uA）

θ°

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

理论值90 87.

3 79.

5

67.

5

52.

8

37.

2

22.

5

10.

5

2.7 0

实验值90 88 82 69 54 37 20 8 2 0.2

相对误差% 0 0.8 0.6 2.2 2.3 0.5 11.

1 14.

3

25.

9

-

1、数据分析：

由数据可看出，实验值跟理论值是接近的，相对误差基本都很小，在误差允许围，所以可以认为马吕斯定律得到了验证。

2、误差分析：

实验中可能存在仪器仪表误差，人为误差以及各组互相影响造成的误差等。但是角度比较大的时候，相对误差都比较小，也比较精准。角度比较小的时候，由于理论值较小，相对误差会大一点，但是从整体趋势来看，结果也是合理的。所以不影响我们对马吕斯定律进行验证。

六、思考题

1、垂直极化波是否能够发生折射？为什么？给出推导过程。

答：不能。

A1

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，

21μμ= ，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。沿任意方向极化的平面电磁波，以P θθ=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。

2、本实验，水平极化和垂直极化可以调节吗?平行极化波如何调节出来，自行设计实验方案,如何验证全折射的原理？

答：可以调节。如果喇叭天线窄边平行于地面，则称水平极化，如果喇叭天线宽边垂直于地面，则称垂直极化。

验证电磁波全折射原理的实验方案：

首先根据以下推导，求出θ。（相关系数可查书） 极化波反射系数

七、实验总结

这次实验主要是使用S426型分光仪根据线极化波的相关概念验证电磁波的马吕斯定律。

此次实验较为简单，数据也较少，很容易记录。由于是第二次实验，我们对S426型分光仪也已经比较熟悉了，所以只要明白实验原理还是很容易操作的。这时也可以显示出课前预习的重要性，可以使实验时事半功倍。