电磁场与电磁波实验报告 2(2)

2020-03-27 08:57

减小误差:

(1)选定合适的实验仪器。工欲善其事,必先利其器,需要仔细考虑。 (2)严格按照实验步骤、方法操作。

(3)熟练掌握各种测量器具的使用方法,准确读数。 (4)创新,直接改进测量方法

六、 思考题

用相干波测电磁波波长时,如图若介质板放置位置转90度,将出现什

么现象?这时能否测准??为什么?

答:原测量方法时 Er1= -Rn Tn0 TnEie-iφ1 Er2= -Rn Tn0 TnEie-iφ2 转后 Er1= -Rn Eie-iφ1 Er2= -Rn Tn0 TnEie-iφ2

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。

七、 心得体会

本实验初步研究学习了电磁波基本参量的测量方法,从直观上得到了电磁波作为一种非机械波但仍具备波的基本特性的结论。

本次实验进行得较为顺利,期间得到的结果也比较理想。我和我的搭档在进行第一次实验就得到了理想的结果,误差在十分微小,这主要是我们开始调节装置时就非常到位,就像老师在课上所说的“欲速则不达”的道理。

这次实验是第一次做电磁场与电磁波实验,在熟悉了电磁波参量的测量手段和仪器的使用方法的基础上,从很多方面学习和加深了对理论知识的理解。

实验二 均匀无耗媒质参量的测量

一、 实验目的

(1) 应用相干波节点位移法,来研究均匀无损耗媒质参量?r的测试。 (2) 了解均匀无损耗媒质中电磁波参量?,?,?与自由空间内电磁波参量

?0,?0,c的差别。

(3) 熟悉均匀无损耗媒质分界面对电磁波的反射和折射的特性。

二、 实验原理

媒质参量一般应包括介电常数?和磁导率?两个量。它们由媒质方程

D??E和B??H来表征。要确定?,?,总是要和E,H联系在一起,对于

损耗媒质来说,?和?为复数,而且与频率有关。本实验仅对均匀无损耗电介质的介电常数?进行讨论(?r?1),最终以测定相对介电常数?r???0来了

解媒质的特性和参量。

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

?0,?0,c。对于具有?r(?r?1)的均匀无耗媒质,无法直接测得媒质中的

?,?,?值,不能得到媒质参量值。但是我们利用类似相干波原理装置如图所示

在Pr2前,根据对?r板放置前后引起驻波节点位置变化的方法,测得相对变化值,进而测得媒质?r的值。首先固定Pr1,移动Pr2使Pr3出现零指示,此时Pr2的位置在L3处,由于?r板的引入使得Pr3指示不再为零。

我们把喇叭辐射的电磁波近似地看作平面波。设接收喇叭处的平面波表达式为Er2?E0r2e?j?z

由于Pr2处存在厚为?的?r媒质板(非磁性材料的媒质?r?1)使Pr3处的

Er1,Er2之间具有相位差(因?r板为无损耗,可认为Er1与Er2幅度近似相等)。

这里相当于板不存在时,相应距离所引起的相位滞后,因此得到时媒质板内

总的相位滞后值为

??'???????0??2??r?1

?? (2-1)

为了再次使实现相干波零指示接收,必须把连同板向前推进,造成一个相位增量,其值是

???2??0?2?l??0?2?l

(2-2)

从而补偿了板的相位滞后,使整理上述式子得

??l?r???1????? ??2

(2-3)

???0?0

??r?1??l??????

(2-4)

??2???l???0?1?? ???? (2-5)

??c?r?c

??l??1????? (2-6)

根据测得的值,还可以确定该媒质与空气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

R0??????01??r?

????01??r (2-7)

T0??2??2 ?????01??r (2-8)

当平面电磁波由媒质向自由空间垂直投射时,相应的反射系数和折射系数为

R?0???1?0????r??R0?

?0????r?1 (2-9)

T?0?2?r2?0???rT0?

?0????r?1 (2-10)

由表达式可看出,当测出的值时,也可确定相应材料的的值。

三、 实验步骤

(1) 整体机械调整,并测出?r板的平均厚度?

(2) 根据图安装反射板、透射板,固定Pr1移动Pr2、使Pr3表头指示为零,

记下Pr3处L的位置。

(3) 将具有厚度为?待测?r介质板放在Pr2,必须紧贴?r,同时注意在放

进板?r之后,Pr2仍处于波节点L的位置。此时指示Pr3不再为零。

(4) 将Pr2和?r共同移动,使Pr2由L移到L’处时Pr3再次零指示,得到

?L?L?L'。

(5) 计算?r、?、?,v、R、T的值。

四、 实验数据

板的厚度(cm) 0.6.00 L(无?r)(cm) L’(有?r)(cm) L0 26.458 22.988 3.470 0.578 L1 43.039 38.515 4.524 0.578 L2 58.692 54.532 4.160 0.588 平均值?(cm) 0.586 ?L?L'?L(CM) ?L平均值(cm) 4.051 2.535 3.140 2.924 ?r?1??l??? 2?r平均值(rad/m)

2.866


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