实验一电磁波参量的研究

合集下载

南理工电磁场与电磁波实验大纲及指导说明书综述

“电磁场与电磁波”课内实验大纲及实验指导书实验一电磁波参量的测定实验二电磁波的极化唐万春，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：波器用线图1 实验仪器布置图固态信号源所产生的信号经可变衰减器至矩形喇叭天线，在接收端用矩形喇叭天线接收信号，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λ，再由关系式2,k v f kπωλλ===(1)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。

-L 0L 1L 2-L 3O图2 实验示意图当入射波以入射角1θ向介质板斜投射时，在分界面上产生反射波E -和折射波E '。

设入射波为垂直极化波，用R 表示介质板的反射系数，用T 分别表示由空气进入介质板再进入空气后的折射系数, R 与T 为复数。

另外固定的和可动的金属反射板的反射系数均为-1。

假设发射的平面波为：0jkl E E e +-=(2)分析时l 为在喇叭天线Pr0发射的波的传播方向上与相位参考零点所在的面之间的距离(有正、负值之分)，相位参考零点不妨选介质板的中心点。

忽略介质板与金属板之间的多次作用效应，则在反射板1与反射板2处的入射场E +与反射场E -可表示为：()[]1101011exp exp (2)l L l L E RE jkl E RE jk l L +=-==-=-- (3) ()[]2202022exp exp (2)l L l L E TE jkl E TE jk l L +=-==-=-- (4)它们在接收喇叭Pr3处的场为：[][]33011022exp (2)exp (2)l L l L E TRE jk l L E RTE jk l L -=--=-=--=-- (5)由于它们同频同极化，它们相干合成的场可写为[][]()()()()001231320312exp (2)exp (2)exp exp 2exp 21exp 2E E E TRE jk L L RTE jk L L TRE jkL jkL jkL A j k l --=+=------=---+-⎡⎤⎣⎦=+-∆⎡⎤⎣⎦(6)其中()()03121exp exp 2A TRE jkL jk L l L L =---∆=- (7)上述过程可以用图3来示意。

实验1 电磁波参量的测量

课程名称：__ 电磁场与微波实验 __指导老师：实验名称：_ 实验一电磁波参量的测量_ _ 实验类型：___ 测量型_ 同组学生姓名：盛慧文一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1．学习均匀平面电磁波特性的基础上，观察电磁波传播特性。

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

3．相干波原理测量波长的方法。

二、实验内容和原理1．实验内容（1）了解与熟悉微波分光仪的结构和使用方法。

（2）测量电磁波的波长λ。

2．实验原理均匀平面电磁波在各项同性均匀煤质中传播时，具有以下特性： 1.平面电磁波向Z 防线传播时，E 、H 和S 三者互相垂直。

2.波因子r jk e •-中的相位常数λπ2==v w k ，可见当电磁波的ω或λ已知时，其相位常数k 就被确定。

3.真空中电磁波传播速度8001031⨯===c v εμ（米/秒），在介质内电磁波的传播速度με1=v 。

4.均匀平面电磁波在空气中的波阻抗3771200≈==πεμη（欧）本实验利用相干波原理来测量电磁波的波长λ，再由λπ2=k ，kf v ωλ==得到电磁波的主要参量k 、v 等。

【单周一上午】图1相干波测量波长实验装置如图1所示。

图中P r0、P r1、P r2、P r3分别表示辐射喇叭天线、固定金属反射板、可动金属反射板和接收喇叭天线。

图中介质板是一块30×30(cm)²玻璃板。

由发射喇叭天线辐射来的电磁波一部分经介质板反射到达P r1，再经P r1反射和介质板的折射到达接收喇叭；另一部分能量通过介质板折射到达P r2，再经P r2反射和介质板的折射到达接收喇叭。

这样，两部分能量在接收喇叭处形成相干波。

设介质分界面上以入射角θ1斜入射一个垂直极化波，入射波电场为：1jk r i ot E E e -=则在分界面上便产生反射波E r 和折射波E t 。

电磁波参数测量方法及其应用研究

电磁波参数测量方法及其应用研究电磁波是一种很重要的波动形式，其具有广泛的应用领域，包括通信、雷达、医疗、无线电技术等，因此，精准地测量电磁波的参数十分重要。

在此，我们将探讨几种电磁波参数测量方法及其应用研究。

一、电磁波参数的含义首先，我们需要了解电磁波的一些基础概念。

电磁波由电场和磁场交替变化而产生。

它有三个基本参数，分别是频率、波长和振幅。

其中，频率指单位时间内波动的次数，用赫兹（Hz）表示；波长指波动的长度，用米（m）表示；振幅指波动的幅度，用伏特（V）表示。

二、电磁波参数测量方法1. 频谱分析法频谱分析法是一种常用的电磁波参数测量方法。

它基于傅里叶变换的原理，将信号转变为频域信号，通过对频域信号进行分析，获得所需要的参数。

这种方法具有高精度、高分辨率、高灵敏度的优点，但是需要使用专业的仪器，且要求测量信号稳定和干扰小。

2. 时域分析法时域分析法是以时间轴为基础的分析方法。

根据电磁波在时域中的变化规律，可以计算出其相关参数。

这种方法简单易行，可以使用通用示波器等设备进行测量，但精确度相对较低。

3. 信号幅度比较法信号幅度比较法是通过将待测信号与已知信号进行比较，从而计算出其参数。

这种方法具有简便、易操作、测量精度高的特点，但要求已知信号的参数准确度较高。

三、电磁波参数应用研究1. 通信领域通信领域是电磁波参数应用的主要领域之一。

在无线通信领域，需要准确地测量信号的频率、幅度和相位等参数，以保证通信质量。

此外，在新一代通信技术中，如5G、6G等，电磁波参数测量也是一个重要的研究领域。

2. 医疗领域电磁波在医疗领域中也有着广泛的应用。

例如，MRI等医疗设备就是基于电磁波原理进行工作的。

在医疗领域中，精准地测量电磁波参数能够有效地提高医疗设备的诊断能力，保障患者的健康和生命安全。

3. 工业领域电磁波在工业领域中应用也十分广泛。

例如，雷达等设备都需要精准地测量电磁波参数。

此外，在一些特殊领域，例如非破坏性检测、材料分析等，精准地测量电磁波参数也是必不可少的。

电磁波参量的研究实验报告

电磁波参量的研究实验报告电磁波是一种具有电场和磁场的波动现象，它在空间中的传播可以被描述为电磁场的变化。

电磁波参量的研究实验是对电磁波传播过程的量化分析，通过测量电磁波的参量来了解电磁波的特性和行为。

本文将对电磁波参量的研究实验进行探讨。

电磁波参量的研究实验中最常用的参量之一是电场强度。

电场强度是指单位电荷所受的电场力，通常用伏特/米（V/m）来表示。

在实验中，我们可以通过电场传感器来测量电场强度。

电场传感器是一种灵敏的仪器，它可以测量电场强度的大小和方向。

通过测量电场强度的变化，我们可以了解电场在空间中的分布情况，并进一步分析电场强度对电磁波传播的影响。

电磁波参量的研究实验中另一个重要的参量是磁场强度。

磁场强度是指单位电流在磁场中所受的磁场力，通常用特斯拉（T）来表示。

磁场传感器是一种用于测量磁场强度的仪器，它可以测量磁场强度的大小和方向。

通过测量磁场强度的变化，我们可以了解磁场在空间中的分布情况，并进一步分析磁场强度对电磁波传播的影响。

除了电场强度和磁场强度之外，电磁波参量的研究实验中还包括频率和波长。

频率是指电磁波在单位时间内振动的次数，通常用赫兹（Hz）来表示。

波长是指电磁波在空间中传播一个完整波形所需的距离，通常用米（m）来表示。

频率和波长是电磁波的基本特性，它们决定了电磁波在空间中的传播速度和能量密度。

在电磁波参量的研究实验中，我们还可以通过波前传感器来测量电磁波的相位。

波前传感器是一种用于测量电磁波相位的仪器，它可以测量电磁波在空间中的相位变化。

通过测量电磁波的相位变化，我们可以分析电磁波的干涉和衍射现象，进一步了解电磁波的特性和行为。

电磁波参量的研究实验是对电磁波传播过程的量化分析，通过测量电磁波的参量来了解电磁波的特性和行为。

电磁波参量的研究实验中常用的参量包括电场强度、磁场强度、频率、波长和相位等。

这些参量的测量和分析可以帮助我们更好地理解电磁波的特性，为电磁波技术的应用提供基础和支持。

电磁波参量的测量

课程名称：电磁场与电磁波实验题目：电磁波参量的测量（λ、β）一、实验目的和任务1 加深对平面波的认识和了解。

2 掌握平面波干涉的条件。

3 熟悉微波仪器的使用。

4 能够根据麦克尔逊干涉原理测量电磁波的波长λ二、实验仪器及器件表2.1 实验仪器列表三、实验内容及原理图3.1 迈克尔逊干涉实验原理图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1方向传播，另一束向2方向传播。

由于1、2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的奇数倍则干涉减弱。

因此在1处放一固定板，让2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 2处的反射板就移动λ／2的距离．因此由这个距离就可求得平面波的波长。

四、实验步骤使两喇叭口面互成900。

半透射板与两喇叭轴线互成450，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，再插上反射扳，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。

实验时。

将可移反射板移到读致机构的一端，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nL 2=λ。

k=0的节点处0L 作为第一个波节点，对其它k 值有k=1，λ=-=∆)(2201L L L ,对应第2个波节点，或第1个半波长数。

k=2，λ=-=∆)(2212L L L ,对应第3个波节点，或第2个半波长数。

k=3，λ=-=∆)(2223L L L ,对应第4个波节点，或第3个半波长数。

⋅⋅⋅k=n ，λ=-=∆-)(221n n L L L ,对应第n+1个波节点，或第n 个半波长数。

把以上各项相加，取波长数的平均值得λn L L n =-)(20 即λ=nL L n )(20- (4-1)把式(4-1)代入λπβ/2= ，βωλ/==f v 就可得到被测电磁波的参量λ 、ß等值。

传输线上电磁波的参数测量

实验1 传输线上电磁波的参数测量1.1实验设置的意义对电磁波的理性和感性认识，是学习射频、微波理论和技术的首先要解决好的一个基本问题，目前多媒体技术的发展已经容易给出电磁波具体而生动的图像。

尽管如此，电磁波对许多人而言．仍然还是看不见摸不着的抽象概念。

本实验的主要意义，首先在于使学生认识到通过实验．不仅仅能测出电磁渡的振幅随时间的变化，而且能通过实验测出电磁波的振幅随空间的变化，从而认识到电磁波也具有波动过程的一般特征，它的频率和波长都是可以用频谱分析仪测量的。

射频测量系统根据给定的测量任务和所采用的测量方法可以用一些分立的测量仪器和辅助元件来组成；也可以根据某种成熟的测量方法构成一种现成的成套测量设备，只要接入待测件就可以组成一个完整的测量系统。

对传输线上波的测量用一般实验方法能测量的驻波比可达50左右。

至于测量大于100的驻波比，必须采用特殊的方法。

由于频谱仪具有高灵敏度、宽动态范围的特点，所以用频谱仪作为指示器就能测量高达1000左右的驻波比。

通过对微带传输线上波的测量，原则上可以得出与专用的微波测量线相同的结果。

这对分析理解传输线上的波过程，了解在射频、微波领域有重要作用的驻波测量技术也有很重要的指导意义。

1.2实验目的●用频谱分析仪测量传输线上电磁波的频率和波长。

●测量驻波信号的波腹、波节、反射系数、驻波比。

1.3实验原理对于具有分布参数的均匀传输线，采用分布参数电路分析方法，即把传输线作为分布参数电路处理，得到传输线的单位长度电阻、电感、电容和电导组成的等效电路，然后根据基尔霍夫定律导出传输线方程。

从传输线方程的解进而研究波沿给定传输线传播的全部特性。

当传输信号的波长远大于传输线的长度时，有限长的传输线上各点的电流(或电压)的大小和相位与传输线长度可以近似认为相同，就不显现分布参数效应．可作为集中参数电路处理。

但当传输信号的波长与传输线长度可以比拟时，传输线上各点的电流(或电压)的大小和相位均不相同．显现出电路参数的分布效应，此时传输线就必须作为分布参数电路处理。

电磁场与电磁波实验

电磁场与电磁波实验LT实验一电磁波参量的测量一、实验目的1.在学习均匀平面电磁场特性的基础上，观察电磁波传播特性。

2.熟悉并利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长，并确定相位常数和波速。

二、实验原理两束等幅，同频率的均匀平面电磁波，在自由空间以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值，再由β=2πλ⁄，ν=λf =ωβ⁄得到电磁波的主要参数：β，ν等。

图1-1其中λ的测量方法如下：设入射波为：E i=E0i e−jϕ。

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

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T0，由介质板进入空气的折射系数为T c，另外，可动板P r2固定板P r1都是金属板，其电场反射系数为-1。

在一次近似的条件下，接收喇叭P r3处的相干波分别为E r1=−RT0T c E0i e−jϕ1，E r2=−RT0T c E0i e−jϕ2。

在P r3处相干波合成为E r=E r1+E r2=−RT0T c E0i(e−jϕ1+e−jϕ2)式中Δϕ=ϕ1−ϕ2=2β∗ΔL为了准确测量，一般采用P r3零指示法，⁄)=0或Δϕ=(2n+1)π即cos(Δϕ2n=0,1,2…这里n表示相干波合成驻波场的波节点（E r=0）数。

同时，除n=0以外的n值，又表示相干波合成驻波的半波长数。

故把n=0时E r=0的驻波节点为参考节点的位置L0，又因Δϕ=2∗(2πλ⁄)∗ΔL⁄)∗ΔL或4ΔL=故(2n+1)π=2∗(2πλ(2n+1)λ(n为半波长数，一般n=4可得λ=2(L n−L0)n已足够)图2-2 相干波E r1和E r2分布图三、实验内容1.了解电磁波综合测试仪的工作特点，使用方法，特别要熟悉和掌握利用相干波原理测试电磁波波长的方法。

电磁波实验指导书

《电磁场与波》实验指导书实验一电磁波的反射与折射(验证实验 2学时)1实验目的1.1研究电磁波在良导体表面上的反射定律。

1.2研究电磁波在理想介质表面的反射和折射。

1.3研究电磁波产生全反射和无反射的条件。

2实验原理2.1当均匀平面电磁波入射到两种不同媒质分界面上斜入射时，一般要产生反射和折射。

在分界面上，入射波与反射波、折射波之间服从以下规律：γθθ=i ... ... ... 1.1εμεμθθγ22111221sin sin ===VV k k i... ... ... 1.2其中i 、、t 分别为入射角、反射角和折射角。

且令i ==，t =2，k i 、k 、k t 分别为入射波、反射波、折射波的波矢量，其大小分别为k i =k =k 1 、 k t =k 2 。

2.2以上规律只反映了反射波、折射波与入射波之间的方向关系、而电场强度之间的大小和相位关系，可用反射系数和折射系数来表示。

对平行极化波来说，在两种媒质分界面上的反射系数ⅡR 和透（折）射系数ⅡT 如下：θηθηθηθη22112211cos cos cos cos +-=ⅡR ... ... ... 1.3 θηθηθη112212cos cos cos 2+=ⅡT ... ... ... 1.4 1η、2η分别为第一媒质和第二媒质的特性阻抗。

现在我们来讨论最常见的两种情况： 2.2.1当波斜入射到良导体表面上时，由于ei422πσωημ=... ... ... 1.5而良导体的∞→σ，故02→η，所以1=ⅡR,0=ⅡT 。

这说明电磁波将发生全反射。

2.2.2平行极化电磁波斜入射到两种理想电介质分界面上产生无反射即全折射的条件是0=ⅡR 。

因为一般媒质1=2=，故可得到平行极化波以1==arcsin εεε212+入射的，将满足0=ⅡR 的条件。

该结论对电磁波从波疏媒质向波密媒质(1<2)投射，或者从波密媒质向波疏媒质(1>2)投射都能满足。

物理实验技术中的电磁波测量与分析方法

物理实验技术中的电磁波测量与分析方法电磁波是指由电场和磁场交替变化而形成的波动现象。

在我们的日常生活中，电磁波无处不在，如无线通信、电视广播、雷达测量等等。

在物理实验中，电磁波的测量与分析是一项重要的技术，其应用涉及着许多领域，如天文学、材料科学、生物医学等等。

一、电磁波的测量方法在电磁波的测量中，最常用的方法是使用电磁波谱仪。

电磁波谱仪是一种能够测量电磁波频率和强度的仪器。

它可以将电磁波的信号转换成电信号，并通过计算机或示波器进行显示和分析。

电磁波谱仪的工作原理是基于电磁波与物质的相互作用。

当电磁波通过物质时，它会被物质吸收或散射，从而改变电磁波的幅度和相位。

电磁波谱仪利用这种相互作用，通过测量电磁波的幅度和相位的变化来确定电磁波的频率和强度。

除了电磁波谱仪，还有其他的电磁波测量方法。

例如，可以使用天线来测量电磁波的电场强度。

通过测量天线所接收到的电磁波的信号，可以计算出电磁波的强度和频率。

二、电磁波的分析方法在电磁波的分析中，常用的方法是频谱分析。

频谱分析是指将复杂的电磁波信号分解成各个小频段，并对每个频段的信号进行分析和处理。

频谱分析的基本原理是傅里叶变换。

傅里叶变换是一种将时域信号转换成频域信号的数学方法。

通过对电磁波信号进行傅里叶变换，可以得到电磁波信号的频谱，即各个频率分量的强度信息。

频谱分析可以帮助我们了解电磁波信号的频率组成和能量分布情况。

例如，在通信领域中，频谱分析可以用于判断无线信号的带宽、频率偏移等特性，从而保证通信的质量和稳定性。

除了频谱分析，还有其他的电磁波分析方法。

例如，相位分析可以帮助我们研究电磁波信号的相位变化规律，从而推测出电磁波的传播路径和来源。

三、电磁波测量与分析的应用电磁波的测量与分析方法在各个领域都有广泛的应用。

以下是几个典型的例子：1. 天文学：天文学家利用电磁波测量和分析来研究宇宙中的恒星、星系和黑洞等天体，以及宇宙的起源和演化过程。

2. 材料科学：材料科学家利用电磁波测量和分析来研究材料的结构、性质和相变等特性。

电磁场与电磁波实验指导书2010

实验一、电磁波参量的测量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E 、 H 和 S 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。

（3）了解电磁波的其他参量，如波阻抗η等。

2.实验仪器：（1） DH1211型3cm 固态源1台（2） DH926A 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，在自由空间内从相同（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。

通过测定驻波场节点的分布，求得波长λ的值，由2πβλ=、f υλ=得到电磁波的主要参数：β、υ设0r P 入射波为:0j i i E E eβγ-=当入射波以入射角θ向介质板斜投射时，在分界面上产生反射波r E 和折射波i E 。

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T ε⊥表示由空气进入介质板和由介质板进入空气的折射系数。

可动板2r P 和固定板1r P 都是金属板，其电场反射系数为-1，则3r P 处的相干波分别为：110j r i E R T T E e φε-⊥⊥⊥=- 1131()r r L L L φββ=+= 220j r i E R T T E e φε-⊥⊥⊥=- 22331()()r r r r L L L L L φββ=+=++ 其中，21L L L ∆=-因为1L 是固定值，2L 则随可动板位移L 而变化。

当2r P 移动L 值时，使3r P 具有最大输出指示时，则有1r E 和2r E 为同相叠加；当2r P 移动L 值，使3r P 具有零值输出指示时，必有1r E 和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。

在3r P 处的相干波合成 121210()i i r r r i E E E R T T E e e φφε--⊥⊥=+=-+或写成 12()122102cos()2j r i E R T T E eφφεφφ+-⊥⊥-=- 式中12L φφφβ=-=为测准入值，一般采用 3r P 零指示办法，即cos()02φ= 或(21)22n φπ=+ n=0.1.2….. n 表示相干波合成驻波场的波节点（0r E =）处。

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

物理实验中电磁波的测量技巧与方法

物理实验中电磁波的测量技巧与方法电磁波是一种电场和磁场以波动形式传播的能量。

在物理实验中，测量电磁波的技巧和方法是非常重要的，它们帮助我们理解和探索电磁波的性质和特征。

本文将介绍一些常用的电磁波测量技巧和方法。

一、电磁波的测量仪器1. 示波器：示波器是测量电信号的重要仪器，可以观察波形的幅度、频率和相位等特征。

在测量电磁波时，可以将示波器与天线或接收器连接，通过观察示波器上的波形来了解电磁波的特性。

2. 频谱分析仪：频谱分析仪用于分析和测量信号的频谱成分。

它可以将信号进行频谱分解，并显示出信号在不同频率上的能量分布情况。

在测量电磁波时，可以利用频谱分析仪来分析电磁波的频谱特性。

3. 天线：天线是接收和发射电磁波的关键元件。

不同类型的天线适用于不同频段和波长的电磁波测量。

在实验中选择适当的天线，并正确放置和定位，可以有效地测量电磁波的强度和方向。

二、电磁波测量技巧1. 距离测量：要准确测量电磁波的传播距离，可以利用时延测量或多普勒效应。

时延测量是通过测量信号的传播时间来计算距离，而多普勒效应则是利用信号频率的变化来计算距离。

这些技巧在雷达和无线通信系统等应用中都有广泛的应用。

2. 强度测量：电磁波强度的测量可以通过接收器和功率计等仪器实现。

接收器将电磁波转化为可测量的电信号，功率计则用于测量电磁波的功率或能量。

在测量过程中，应注意选择合适的灵敏度和量程，以确保测量结果的准确性。

3. 极化测量：电磁波的极化状态是描述波动方向的重要参数。

在测量过程中，可以使用极化器和极化计来测量电磁波的极化方向和极化度。

这对于理解电磁波的传播方式和信号特性非常重要。

三、电磁波测量方法1. 直接测量法：直接测量法是通过将测量仪器直接放置在电磁波的作用区域来进行测量。

这种方法简单直接，适用于测量强度较高或频率较低的电磁波。

但是在进行测量时需要注意仪器本身对被测电磁波的干扰。

2. 反射测量法：反射测量法是通过观察电磁波在目标物体上产生的反射情况来进行测量。

物理实验中的电磁波测量技巧与方法

物理实验中的电磁波测量技巧与方法电磁波是一种具有电场和磁场交替变化的波动形式，其在物理学中有着广泛的应用。

在物理实验中，电磁波的测量是非常重要的一环，它关乎着实验结果的准确性和可靠性。

本文将介绍一些物理实验中常用的电磁波测量技巧与方法。

首先，在电磁波测量的实验中，选择合适的测量仪器是至关重要的。

常见的电磁波测量仪器有示波器、信号发生器和功率计等。

示波器通过显示电磁波波形的方式，可以直观地观察到波动的特征，从而对信号进行分析和测量。

信号发生器可以产生特定频率和振幅的电磁波信号，用于实验的输入信号源。

功率计可以测量电磁波的功率和能量，对于研究电磁波能量传输和传播特性非常有用。

其次，在电磁波测量实验中，需要注意信号源和接收器之间的匹配问题。

为了获得准确的测量结果，信号源的输出阻抗应与接收器的输入阻抗相匹配，以保证信号的最大功率传输。

例如，在微波实验中，如果用功率计来测量微波信号的功率，应选择与功率计输入端阻抗匹配的微波信号源，以避免功率传输的损失。

此外，在电磁波测量实验中，还需要考虑信噪比的问题。

信号源产生的电磁波信号通常会受到环境中的干扰噪声，因此需要采取一些措施来提高信号的质量。

可以通过增加信号源的输出功率、加入滤波器、使用低噪声放大器等方法来提高信噪比。

另外，还可以采用差分测量技术来抵消噪声的影响，提高测量的准确性。

此外，校准测量仪器也是电磁波测量中不可或缺的一部分。

仪器的精确度和准确度对实验结果的正确性起着决定性作用。

因此，在进行电磁波测量之前，应对测量仪器进行校准和标定，以确保测量结果的准确性和可靠性。

最后，为了提高电磁波测量的精度，还可以采用多种方法进行测量结果的处理和分析。

例如，可以应用傅里叶变换、滤波器设计等信号处理技术，对测量得到的电磁波信号进行频谱分析和滤波处理，从而获得更准确的测量结果。

此外，还可以利用数学模型和计算方法，对电磁波传播和衰减特性进行建模和仿真，进一步深入研究和理解电磁波的性质和行为。

电磁场与电磁波实验报告

电磁场与电磁波实验陈述之宇文皓月创作班级：学号：姓名：实验一：验证电磁波的反射和折射定律（1学时）1、实验目的验证电磁波在媒质中传播遵循反射定理及折射定律。

（1）研究电磁波在良好导体概况上的全反射。

（2）研究电磁波在良好介质概况上的反射和折射。

（3）研究电磁波全反射和全折射的条件。

2、实验原理电磁波在传播过程中如遇到障碍物，肯定要发生反射，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。

3、实验结果：图1.1 电磁波在介质板上的折射图1.2 电磁波在良导体板上的反射实验二：电磁波的单缝衍射实验、双缝干涉实验。

1、实验目的（1）研究当一平面波入射到一宽度和波长可比较的狭缝时，就要发生衍射的现象。

在缝后面出现的衍射波强度不是均匀的，中央最强；（2）研究当一平面波垂直入射到一金属板的两条狭线上，则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，因此在金属板的面前面空间中，将发生干涉现象。

2、实验原理单缝衍射实验原理见下图 5：当一平面波入射到一宽度和波长可比较的狭缝时，就要发生衍射的现象。

在缝后面将出现的衍射波强度不是均匀的，中央最强，同时也最宽，在中央的两侧衍射波强度迅速减小，直至出现衍射波强度的最小值，即一级极小，此时衍射角为，其中λ是波长，λ是狭缝宽度。

两者取同一长度单位，然后，随着衍射角增大，衍射波强度又逐渐增大，直至一级极大值，角度为：图 5 单缝衍射实验原理图如图 8：当一平面波垂直入射到一金属板的两条狭缝上时，则每一条狭缝就是次级波波源，由于两缝发出的次级波是相干波，因此在金属板的面前面空间中，将发生干涉现象。

当然电磁波通过每个缝也有狭缝现象。

因此实验将是衍射和干涉两者结合的结果。

为了只研究主要是由于来自双缝的两束中央衍射波相互干涉的结果，令双缝的缝宽α接近入，例如：，这时单缝的一级极小接近53°。

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。

实验一______电磁波参量的研究

实验一电磁波参量的研究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E 、H 和S 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。

（3）了解电磁波的其他参量，如波阻抗η等。

2.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2πβλ= （1-3-1）f υλ==2πβ 得到电磁波的主要参数：β、υ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:0j i i E E e βγ-=当入射波以入射角1θ向介质板斜投射时，在分界面上产生反射波r E 和折射波i E 。

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T ε⊥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2r P 和固定板1r P 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3r P 处的相干波分别为：110j r i E R T T E e φε-⊥⊥⊥=- 1131()r r L L L φββ=+=220j r i E R T T E e φε-⊥⊥⊥=- 22331()()r r r r L L L L L φββ=+=++ 其中，21L L L ∆=-又因1L 是固定值，2L 则随可动板位移L 而变化。

当2r P 移动L 值时，使3r P 具有最大输出指示时，则有1r E 和2r E 为同相叠加；当2r P 移动L 值，使3r P 具有零值输出指示时，必有1r E和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。

实验11.4--电磁波传播

1
设入射波为垂直极化波
v Ei = E0 e − jφ v 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 Er 和折
v 射波 Et 。设 C 板的反射系数为 R ， T0 为由空气进入介质板的折射系数， Tc 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
6
对正工作平台上的 180o 刻线，然后锁定活动臂。打开固态信号源开关，连接在接收喇叭天线上的微安表将有指示，分别微调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就相互对正了。 2、电磁波入射到良导体表面的反射特性首先不加反射板，使发射天线与接收天线相互对正，调整固态信号源，测出入射波电场 E1 （可使微安表指示 60 µ A ），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 90o 刻线，这时转台上的 0o 刻线与导体板的法线方向一致，转动转台改变入射角 θ1 ，测量在反射角 θ1 ' = θ1 时的反射波场强 E1' （仍用微安表指示的电流表示），把测试数据填入表 2-1 中，最后可把接收天线转到导体板后（180o 刻线处），观察有无折射波。表 2-1 入射角 θ1 反射角 θ1 ' 入射场强 E1 （ µ A ）反射场强 E1' （ µ A ） 3、观察、测试介质板上的反射与折射实验装置如图 2-2 所示，把导体板换成介质板（有机玻璃板），观察、测试电 20° 实验数据表（1） 40° 50° 60° 70° 80°
3、垂直极化波不可能产生无反射（全折射）垂直极化波入射在两种介质的分界面上，反射系数 R⊥ 和折射系数 T⊥ 分别为
E1' n1 cos θ1 − n2 cos θ 2 （2.7） R⊥ = = E1 ⊥ n1 cos θ1 + n2 cos θ 2 E2 2n1 cos θ1 （2.8） = T⊥ = E1 ⊥ n1 cos θ1 + n2 cos θ 2

《电磁场与电磁波》实验指导书.

北方民族大学Beifang University of Nationalities 《电磁场与电磁波》实验指导书主编赵霞校对楚栓成北方民族大学电气信息工程学院二○一五年八月目录电磁场与电磁波实验系统介绍 (3)实验一电磁波参量的测量 (6)实验二电磁波的极化特性 (8)实验三电磁波反射与折射 (11)《电磁场与电磁波》实验系统简介一、概述ＤＨ９２６B型微波分光仪可作为电磁场与波的波动实验，适合于高等院校和中等专业学校作教学实验。

因此，《电磁场与电磁波》实验系统就采用了现已经有的ＤＨ９２６B型微波分光仪作为本课程的实验系统。

二、实验系统简介：本实验系统主要由ＤＨ９２６B型微波分光仪和DH1121B 3cm固态信号源组成。

1. 微波分光仪（如图一所示）图一微波分光仪（2）主要元件性能喇叭天线的增益大约是20分贝，波瓣的理论半功率点宽度大约为：H面是200，E面是160。

当发射喇叭口面的宽边与水平面平行时，发射信号电矢量的偏损方向是垂直的。

可变衰减器用来改变微波信号幅度的大小，衰减器的度盘指示越大，对微波信号的衰减也越大。

晶体检波器可将微波信号变成直流信号或低频信号（当微波信号幅度用低频信号调制时）。

当以上这些元件连接时，各波导端应对齐。

如果连接不正确，则信号传输可能受破坏。

（3）安装与调整（参照图一所示）本仪器为了便于运输、包装，出厂包装时将分度转台做了必要的拆卸，用户在使用前需做如下安装与调整。

①基座（即喷漆的大圆盘）的安装：将Φ40.5的孔向上，将四个支脚按图安置在基座上。

②固定臂的安装：在包装箱中有固定臂取出，将固定臂头部的 4个 M5螺钉通过基座（即喷漆的大圆盘）。

四个沉孔拧入固定臂上并将指针摆正。

③活动臂的安装：将喷漆的大圆盘上的两个M3螺钉松开后，将活动臂上的三个M4螺钉拧紧，再把两个M3螺钉拧紧，使活动臂能自由旋转。

拧紧大头螺钉即可使活动臂固紧，松开大头螺钉即可使活动臂自由旋转。

④铝制支柱的安装：包装箱内有四根不同长度的铝制支柱，将其中最长的一根旋入固定臂螺孔中。

电磁波实验报告

中南大学信息科学与工程学院电磁场与电磁波实验报告学生学院专业班级学号学生姓名指导教师2014年5月20日实验一电磁波反射实验一、实验目的1. 掌握微波分光仪的基本使用方法；2. 了解3cm 信号源的产生、传输及基本特性；3. 验证电磁波反射定律。

二、预习内容电磁波的反射定律三、实验原理微波与其它波段的无线电波相比具有：波长极短，频率很高，振荡周期极短的特点。

微波传输具有似光特性，其传播为直线传播。

电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反射。

本实验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：反射电磁波位于入射电磁波和通过入射点的法线所决定的平面上，反射电磁波和入射电磁波分别位于法线两侧；反射角θr 等于入射角θi。

原理图如图1.1所示。

图1.1 反射实验原理图四、实验内容与步骤可变衰减器图1.2 反射实验仪器的布置1. 调整微波分光仪的两喇叭口面使其互相正对，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。

2. 将反射全属板放到支座上，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。

将金属板与发射、接收喇叭锁定，以保证实验稳定可靠。

3.打开信号源开关，将三厘米固态信号源设置在:“电压”和“等幅”档。

4.调节可变衰减器，使得活动臂上微安表的读数为满量程的80%左右。

5. 转动微波分光仪的小平台，使固定臂指针指在刻度为30 度处，这个角度数就是入射角度数，然后转动活动臂，使得表头指示最大，此时活动臂上指针所指的刻度就是反射角度数，记下该角度读数。

如果此时表头指示太大或太小，应调整微波分光仪中的可变衰减器或晶体检波器，使表头指示接近满量程的80%做此项实验。

【教育资料】电磁波的实验与探究学习精品

电磁波的实验与探究DIV.MyFav_1308033136577 P.MsoNormal{TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph; FONT-SIZE: 10.5pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; TEXT-ALIGN:justify}DIV.MyFav_1308033136577LI.MsoNormal{TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph;FONT-SIZE: 10.5pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; TEXT-ALIGN: justify}DIV.MyFav_1308033136577DIV.MsoNormal{TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph;FONT-SIZE: 10.5pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; TEXT-ALIGN: justify}DIV.MyFav_1308033136577A:link{COLOR: blue; TEXT-DECORATION:underline}DIV.MyFav_1308033136577SPAN.MsoHyperlink{COLOR: blue; TEXT-DECORATION: underline}DIV.MyFav_1308033136577 A:visited{COLOR: purple; TEXT-DECORATION:underline}DIV.MyFav_1308033136577SPAN.MsoHyperlinkFollowed{COLOR: purple;TEXT-DECORATION: underline}DIV.MyFav_1308033136577P{FONT-SIZE: 12pt; MARGIN-LEFT: 0cm; MARGIN-RIGHT: 0cm; FONT-FAMILY: 宋体}DIV.MyFav_1308033136577DIV.Section1{page: Section1}一、电磁波的产生与屏蔽探究例1．打开收音机的开关，将旋钮调到没有电台的位置，并将音量开大。