电磁场与电磁波实验报告

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

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 ３．熟悉均匀无耗媒质分界面对电磁波的反射和折射的特性。

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 成驻波场分布，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= 2π/ λ ν= λf得到电磁波的主要参数： β、ν等。

根据推导可得出λ＝ 2(ln-l0)n ，其中 n 为半波长的个数，此时节点数为n+1电磁波参量测试原理如图 1 所示

相干波 和 的分布如图 2 所示

３．实验数据表

EIP25 频率刻度值 微安表零指示数n+1 可动板总位移BΔlj=ln-l0 自由空间波长 λ=2Δl/n 波的相位常数 β= 2π/ λ 自由空间波速 ν= λf0 f0= 9.373 (GHz) 31.966 mm

４．比较信号源工作波长与自由空间波长λ 之间的差别，分析原因 答 ：信号源中传播介质和自由空间不同，故波长存在区别。

5．思考题

用相干波检测电磁波波长时，图1-1中的介质板放置位置若转90度， 将出现什么现象？只是能否测准λ值？为什么？

-iφ1

答：原测量方法时 Er1= -Rn Tn0 TnEie -iφ2

Er2= -Rn Tn0 TnEie

-iφ1

转后 Er1= -Rn Eie

-iφ2

Er2= -Rn Tn0 TnEie

这将使得由Tn0 Tn所产生的幅度 相位变化也计入两相的和中，因此很可能无法产生明显的驻波分布。因此不能准确测量λ值。

实验二 电磁波的反射和折射的研究

1、 实验目的

1、 研究电磁波在良好导体表面的反射。

2、 研究电磁波在良好介质表面的反射和折射。 3、 研究电磁波全反射和全折射的条件。

2、 实验数据表

全折射：d=64度 入射场：80uA

入射角（单位：度） 反射角（单位：度） 反射场（单位：uA） 30 30 62 40 40 70 50 50 84 60 60 90 70 70 64 80 80 12

3、 分析测试值与计算值之间存在误差的原因

4、 思考题

在介质表面，斜投射垂直极化波是能否实全折射（即无反射）？为什么？ 答：不可以。

由垂直极化波的反射系数RN22cossin122cossin1 使分母为0，则：

22cossin 所以只有当ε1＝ε2时才成立，因此不可以。 1实验四:均匀无耗煤质参量的测量

1、实验目的

1、应用相干波节 点位移法，研究均匀无损耗媒质参量 的测试方法。

2、了解均匀无损耗媒质中电磁波参量 λ、β、v与自由空间内电磁波参量的差别。 3、熟悉均匀无耗媒质分界面对电磁波的反射和折射的特性。

2、实验原理

利用相干波原理和测驻波节点的方法可以确定自由空间内电磁波参量λ0、β0、 和 C。对于具有εr(μr=1)的均匀无 耗媒质，我们可利用类似相干波原理装置如图1所示 。将所测介质板置于 Pr 2 前，

根据对εr板放置前后引起驻波节点位置变化的办法， 测得相位变化值， 进而测定 媒质 εr值。测定 εr值的原理如图2所 示。

测试所用公式为：

其中 Δ l 为不加介质板时节点的位置减去加介质板之后相应节点位置之差， w 为介质板的厚度。

3、实验步骤及简图

1、测准εr样品的厚度δ。

2、根据图2（a)所示安装反射板、透射板，固定Pr1、移动Pr2、使Pr3表头指示为零，记下 Pr3处的位置。

3、将具有厚度为δ待测 εr的介质板放在Pr2处，必须紧贴Pr2表面，同时注意在放进εr板之后，Pr2仍处于波节点的位置。此时指示不再为零。

4、将Pr2和 εr共同移动，将Pr2由 移到处时使Pr3再次零指示，得到 。 5、 计算 ε r 、λ、β、V、R、T 的值。

4、测试数据表 （附后）

5、 思考题：本实验内容用 μr=1,测试均匀无损耗媒质值。可否测μr≠1的磁介质？试说明原因。

答：本实验的方法不可以。

因为本实验的所有推导公式均假设μr＝1，因此不可。若μr≠1，则需要确定μr＝μ/μ0，方法更为复杂。