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。

6. 然后分别将固定臂指针指在刻度为40 度、45 度、50 度、60 度、80 度处，重复上述操作，并记下相应的反射角读数以及最大电流读数。

五、实验数据记录及处理

当f = 9.37GHz时

30 40 45 50 60 80

入射角θi

（度）

32.1 46.2 49.9 52.9 62.2 82.3

反射角θr

（度）

70.0 77.2 70.9 72.1 72.2 77.7

最大电流

（μA）

当f = 9.0GHz时

30 40 45 50 60 80

入射角θi

（度）

32.9 42.6 45.7 50.2 60.0 80.9

反射角θr

（度）

最大电流

63．8 57.8 66．4 70.0 81.2 68.1

（μA）

六、实验注意事项

如果表头指示太大或太小，应调整微波分光仪微波系统中的可变衰减器，使表头指示接近满量程的80%做此项实验。

七、实验思考题

周围环境哪些因素会影响到本次实验结果的精度。

答：外界环境的温度；手机、电脑信号的干扰；说话的声音等均会影响本次实验结果的测量。

八、实验感想

实验前最主要的是理解实验原理，做好充足的准备，计算理论值或预测实验效果，以便比较顺利的进行实验。安装实验器材时，虽然做不到完全精确，但是应该尽可能的达到实验要求，不然实验误差会相当大。最后，小组成员间的合作也很重要，对实验的进行有很大的帮助。

实验二 单缝衍射实验

一、实验目的

1．了解微波分光仪的结构，学会调整它并能用它进行实验。

2．进一步认识电磁波的波动性，测量并验证单缝衍射现象的规律。

二、预习内容

电磁波的特性和衍射原理

三、实验原理

ψ a

图2.1 单缝衍射原理

如图2.1，当一平面波入射到一宽度和波长可比拟的狭缝时，就要发生衍射的现象。在缝后面出现的衍射波强度并不是均匀的，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α

λ1

-=Sin φ，其中λ 是波长，a 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，直至出现一级极大值，角度为

⎪⎭

⎫

⎝⎛∙=-αλ231Sin φ。

实验仪器布置如图2.2，仪器连接时，预先接需要调整单缝衍射板的缝宽，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。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。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，在单缝的两侧使衍射角每改变2读取 一次表头读数，并记录下来，这时就可画出单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。

图2.2 单缝衍射仪器配置

四、测量方法与步骤

1．打开DH1121B 的电源；

2．将单缝衍射板的缝宽a 调整为70mm 左右，将其安放在刻度盘上，衍射板的边线与刻度盘上两个90°对齐；

3．调整发射天线使其和接收天线对正。转动刻度盘使其180°的位置正对固定臂（发射天线）的指针，转动可动臂（接收天线）使其指针指着刻度盘的0处，使发射天线喇叭与接收天线喇叭对正；

4．依次微调发射喇叭、衍射板、接收喇叭，使衍射强度分布的中央极大位于0°；调节发射和接收衰减器，使中央极大值的信号电平处于80—90μΑ；在±500 的

范围内转动接收天线，观察衍射强度分布，认为分布合理后开始测量；

5．将微波分光仪的活动臂转到衍射角为－50°后开始读数，衍射角每改变2读取一次微安表的读数并作好记录，一直读到衍射角为＋50°；

6．作出单缝衍射的相对强度与衍射角的关系曲线（以衍射角ϕ为横轴，电流值P I 为纵轴），确定出极大和极小衍射角的实验值。