大连理工大学
本科实验报告
课程名称： 学院（系）： 专 业： 班 级： 学 号： 学生姓名：
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大连理工大学实验预习报告
学院（系）： 专业： 班级： 姓 名： 学号： 组： ___ 实验时间： 实验室： 实验台：
实验二 均匀无耗介质介电参数的测量
1. 实验目的
1） 深入理解与体会利用迈克尔逊干涉法测试的基本原理，
测试不同材料的介电常数。
2） 利用相干波节点位移法，研究均匀无耗介质介电常数εr
的测量。
3） 了解均匀无耗介质中电磁波参量?、?和?与自由空间中
电磁波参量?、?和?的区别。
4） 熟悉均匀无耗介质分界面对电磁波的反射和折射的特性。
2. 实验原理
描述介质特性的参数是介电参数ε和磁导率μ。一般说来，这两个参数均是频率的函数并且是复数，本实验中只研究均匀无耗的电介质，这时，ε为一实数，而μ=μ0、μr=1，最终以测定相对介电常数εr =ε/ε
0来了解介质的特性和参量。
在实验一中，已掌握了用相干波原理测量自由空间电磁波参量?、?和?的方法，用这种方法无法直接测的电介质参量。但是，可以借助实验一中的装置和测量原理，测出介质存在前、后在接受喇叭天线处入射波引起的相位变化量，再通过计算求出介质的介电常数εr，测量原理如图1所示。（注意：喇叭天线处于垂直极化方式。）
利用相干波的原理，不加介质板时，将可移动反射板调节至一个驻波波节点（d1）位置。然后如图1所示，把具有厚度为d的待测介质板放在可移动全反射板（Pr2）或固定的全反射板处（Pr1）前面。（注：需紧贴在全反射板上）。
设从Pr1、Pr2板处向Pr3接收喇叭传输的电磁波近似为平面波，Pr3接收喇叭处的平面波因子表达式为：
Er2=E0r2 * e（-j?z）
由实验一已知：Pr1板固定不动，Pr2沿波轴做平行移动，则Pr3处合成场的相位完全决定于Pr2板的位置。这时，如果在Pr2板前放置一厚度为d的ε
r
介质板（对于非磁性材料的媒质
μr=1），使Pr3处于Er1与Er2之间，因εr介质板为无损耗，可认为Er1与Er2幅度近似相等，则介质板引起的相位差为：
??????2d?v而 ??f?
2???2d c?0???0?0?rf?r?r
1其中，?0为空气中的电磁波波长，于是
????2??0?r2d
自由空间中电磁波传播路径中经过距离2d（往返），电磁波相位改变量为
??0??0?2d?2??2d(?r?1) ?0由此可见，介质板引入后造成的相位差为
??'???????0?2??0?2?L
由于这一微小的相位改变，使得Pr3不再是波节点。为了在Pr2处重新获得波节点，需将Pr2板移动一个小的距离△L，以改变Pr2板与Pr3喇叭间的距离，产生一个相位增量：
??''???2?L?2??0?2?L
从而补偿了介质板引入的滞后相位。 令：??'???''，可得 ?r?(1??L2) d完成了电解质参量的测试后，介质中其他电磁参量?、?和?分别可由下式求得：
???0?0??r1??L
d2??L????0???0(1?)
?dcc????r(1??L/d)
根据测出的ε
r
值，还可以确定该媒质与空间分界面上的反射
系数和折射系数R、T。当平面波垂直投射到空气与媒质分界面时，利用边界条件得：
????01??rR0???????01??r 2??2T0????????01??r
对于平面电磁波由媒质向自由空间垂直投射时，则相应的反射系数和折射系数为
?0????r?1R?0????R0?
?0????r?12?02?rT?0?????rT0?
????01??r