文档介绍：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****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?,并确定电磁波的相位常数?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?的值,再由??? 2?,??????f 得到电磁波的主要参量: ?和?等。本实验采取了如下的实验装置设入射波为?jiieEE ?? 0 ,当入射波以入射角 1?向介质板斜投射时,则在分界面上产生反射波 rE 和折射波 tE 。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 cT ,另外,可动板 2rP 和固定板 1rP 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 001 ???? jicreET RT E , 002 ???? jicreET RT E 这里?? 13112 rrrLLL??????;???? 231322222LLLLLL rrrr???????????; 其中 12LLL???。又因为 1L 为定值, 2L 则随可动板位移而变化。当 2rP 移动 L?值,使 3rP 有零指示输出时,必有 1rE 与 2rE 反相。故可采用改变 2rP 的位置,使 3rP 输出最大或零指示重复出现。从而测出电磁波的波长?和相位常数?。下面用数学式来表达测定波长的关系式。在 3rP 处的相干波合成为?? 0021 ??jjicrrreeET RT EEE ???????或写成?????????????? 2002 cos 2 ??jicreET RT E (1-2 ) 式中L?????????2 21为了测量准确,一般采用 3rP 零指示法,即 02 cos ???或?)12(???? n ,n=0,1,2...... 这里 n表示相干波合成驻波场的波节点( 0? rE )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0? rE 驻波节点为参考节点的位置 0L 又因L???????????? 22 (1-3 ) 故?? Ln???????????? 2212 或?)12(4???nL (1-4) 由(1-4 )式可知,只要确定驻波节点位置及波节数,就可以确定波长的值。当 n=0 的节点处 0L 作为第一个波节点,对其他 N值则有: n=1 ,???244 01????LLL ,对应第二个波节点,或第一个半波长数。 n=1 ,???244 12????LLL ,对应第三个波节点,或第二个半波长数。… n=n ,???244 1?????nnLLL ,对应第n+1个波节点,或第n个半波长数。把以上各式相加,取波长的平均值得?? n LL n02???(1-5 ) 代入得到电磁波的参量???,, 等值。三、实验步骤(1) 整体机械调整:调整发射喇叭 0rP ,接收喇叭 3rP ,使其处于同种极化状态。(2)安装反射板,半透射板:注意反射板 21rrPP与轴向成 90度角,半透射板轴向与 1rP 轴向成 45 度角,并注意反射板 21rrPP与的法向分别与 03, rrPP 轴向重合。(3)将所有调整到位部分用螺钉锁紧,调整发射端的衰减器以控制信号电平,使 3rP 表头指示为 80。(4)旋转游标使可移动反射板 2rP 的起始位置在最右侧(或最左侧),用旋转手柄移动 2rP 使所有节点位置处, 3rP 表头指示都为 0. 此时说明整个系统调整到位。(5)测量:用旋转手柄使反射板移动,从表头上测出 n+1 个零点,同时从读数机构上得到所有节点位置 nLL到 0,并记录。(6)连续测量 3次,用公式( 1-5 )计算波长,并将 3次波长求平均值,取 3或4即可。(7)用所测波长计算??, 值。四、实验数据试验次数 n 1234 微安表零指示( mm ) 五、实验结果整理, 误差分析)(983 .15 4 458 .26 342 . 11 692 .58 039 .43 2 mm ?????? mm 966 .31 ??;)(987 .31 3787 .9 mm f c GHZ f????理论上误差=%0657 .0%100 987 .31 966 .31 987 .31???误差分析:原因可能有: ⑴系统误差。由某些固定不变的因素引起的。在相同条件下进行多次测量, 其误差数值的大小和正负保持恒定,或误差随条件改变按一定规律变化。