電磁場(chǎng)與電磁波第二次實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、 北京郵電大學(xué) 電磁場(chǎng)與微波測(cè)量學(xué)院：電子工程學(xué)院班級(jí)：2013211212姓名： 學(xué)號(hào)： 實(shí)驗(yàn)四 邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察邁克爾遜干涉現(xiàn)象。2、掌握利用邁克爾遜干涉測(cè)量平面波長(zhǎng)的方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備DH926B型微波分光儀、三厘米固態(tài)振蕩器、喇叭天線(xiàn)、可變衰減器、晶體檢波器、反射板、半透射玻璃板三、實(shí)驗(yàn)原理圖5.1 邁克爾遜干涉接收喇叭發(fā)射喇叭B（可移動(dòng)反射板）A（固定反射板）如圖5.1所示，在平面電磁波前進(jìn)的方向放置一塊與傳播方向成450夾角的半透射板（實(shí)驗(yàn)中用玻璃板），由于該板的作用，將入射的電磁波分成為兩束，一束穿透玻璃板繼續(xù)前進(jìn)，向反射板B方向傳播，另外一束被玻璃板

2、反射后，向反射板A方向傳播。到達(dá)可移動(dòng)反射板B的波，被反射板B反射后，又到達(dá)玻璃板，其中一部分被玻璃 板反射后到達(dá)接收喇叭；而到達(dá)反射板A的波，被反射板A反射后，又到達(dá)玻璃板，其中一部分穿過(guò)玻璃板也到達(dá)接收喇叭，因此接收喇叭接收到的是這兩束電磁波的和，當(dāng)兩束電磁波的傳播路程相同，或相差波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，接收喇叭接收的信號(hào)最強(qiáng)，當(dāng)他們傳播的路程相差為半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，接收喇叭接收到的信號(hào)最弱。通過(guò)移動(dòng)反射板B，可以改變這兩束電磁波的傳播路程，使得接收喇叭接收到的信號(hào)由弱變強(qiáng)，或由強(qiáng)變?nèi)?，測(cè)得兩個(gè)相鄰最強(qiáng)或最弱時(shí)反射板所移動(dòng)的距離L，就可以得到電磁波的波長(zhǎng)，即=2L。實(shí)驗(yàn)中直接觀察電壓表的讀數(shù)，為

3、當(dāng)表頭指示從一次極小變到又一次極小時(shí)，則B處的反射板就移動(dòng)了的距離，由此距離就可求得平面波的波長(zhǎng)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、如圖5.2，連接儀器。2、使兩喇叭口面互成900。3、半透射板與兩喇叭軸線(xiàn)互成450。4、將讀數(shù)機(jī)構(gòu)通過(guò)它本身上帶有的兩個(gè)螺釘旋入底座上，使其固定在底座上，再插上反射扳，使固定反射板的法線(xiàn)與接受喇叭的軸線(xiàn)一致，可移反射板的法錢(qián)與發(fā)射喇叭軸線(xiàn)一致。5、按信號(hào)源操作規(guī)程接通電源，調(diào)節(jié)衰減器使信號(hào)電平讀數(shù)指示合適值。圖5.2 邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)6、將可移反射板移到讀數(shù)機(jī)構(gòu)的一端，在此附近測(cè)出一個(gè)極小的位置，然后旋轉(zhuǎn)讀數(shù)機(jī)構(gòu)上的手柄使反射板移動(dòng)，從表頭上測(cè)出（n1）個(gè)極小值，并同時(shí)

4、從讀數(shù)機(jī)構(gòu)上得到相應(yīng)的位移讀數(shù)，從而求得可移反射板的移動(dòng)距離L，則波長(zhǎng)。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析/mm123d11.4411.1200.940d214.39215.693 14.210d330.25229.06530.240d446.28045.26044.080d559.27260.45059.320波長(zhǎng)28.91329.66529.190平均值29.256平均值=29.256mm，傳播常數(shù)k=2/=0.215誤差分析：1.讀數(shù)誤差。讀數(shù)機(jī)構(gòu)讀數(shù)和觀察電流表的極值位置存在誤差。 2.由于環(huán)境因素造成的誤差。 3.由于儀器產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差不可避免。發(fā)射天線(xiàn)和接收天線(xiàn)不可能調(diào)到絕對(duì)的水平或者垂直。六、思

5、考題（1）測(cè)量波長(zhǎng)時(shí)，介質(zhì)板位置如果旋轉(zhuǎn)90度，將出現(xiàn)什么現(xiàn)象？能否準(zhǔn)確測(cè)量波長(zhǎng)？為什么？答：不能，旋轉(zhuǎn)90度后兩個(gè)反射板反射回來(lái)的波不能發(fā)生邁克爾遜干涉，介質(zhì)板位置如果旋轉(zhuǎn)90度，一束光直接反射進(jìn)入接收喇叭，另一束光透過(guò)介質(zhì)板到B板，再經(jīng)B板反射到介質(zhì)板上，再經(jīng)介質(zhì)板反射到A板，然后透過(guò)介質(zhì)進(jìn)入接收喇叭。七、實(shí)驗(yàn)心得與體會(huì)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們小組分工明確，各司其職，很順利的完成了實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)和以前大物實(shí)驗(yàn)做的邁克爾干涉實(shí)驗(yàn)略有不同，通過(guò)本實(shí)驗(yàn)對(duì)邁克爾遜干涉原理的認(rèn)識(shí)更加清晰透徹。實(shí)驗(yàn)五 極化實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證電磁波的馬呂斯定律二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備DH926B型微波分光儀、DH1121B型三厘米固

6、態(tài)信號(hào)源三、 實(shí)驗(yàn)原理1. 平面電磁波是橫波，它的電場(chǎng)強(qiáng)度矢量E和波長(zhǎng)的傳播方向垂直。如果E在垂直于傳播方向的平面內(nèi)沿著一條固定的直線(xiàn)變化，這樣的橫電磁波叫線(xiàn)極化波，也叫偏振波。偏振波電磁場(chǎng)沿著某一方向的能量有sin²的關(guān)系，這就是光學(xué)中的馬呂斯定律：I=I0Cos²，式中I為偏振光的強(qiáng)度，是I與I0間的夾角。2. DH926B型微波分光儀兩喇叭口面互相平行，并與地面垂直，其軸線(xiàn)在一條直線(xiàn)上，由于接收喇叭是和一段旋轉(zhuǎn)短波導(dǎo)連在一起的，在旋轉(zhuǎn)短波導(dǎo)的軸承環(huán)的90度范圍內(nèi)，每隔5度有一刻度，所以接收喇叭的調(diào)整轉(zhuǎn)角可以從此處讀到。四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1. 微波分光儀，使得兩喇叭口

7、面相對(duì)、互相平行且其軸線(xiàn)在一條直線(xiàn)上,如下圖：2.打開(kāi)信號(hào)源開(kāi)關(guān)，通過(guò)調(diào)節(jié)衰減器，使得0度時(shí)示數(shù)接近滿(mǎn)偏，方便后面的實(shí)驗(yàn)；3.轉(zhuǎn)動(dòng)接收喇叭的角度，在0至90度范圍內(nèi)，每隔10度記錄一次電流表的示數(shù)并記錄。五、 數(shù)據(jù)處理及分析根據(jù)馬呂斯定律I=I0Cos²,求得I的理論值。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格：(度)I(uA)0102030405060708090理論值828072624734219.62.60實(shí)驗(yàn)值828176635237241020數(shù)據(jù)分析：從表格中可以看出，數(shù)據(jù)的實(shí)際值和理論值相差不大，在誤差許可范圍內(nèi)，可以認(rèn)為馬呂斯定律得到了證實(shí)。誤差分析：1.讀數(shù)誤差。讀數(shù)引起的人為誤差。 2.由于

8、環(huán)境因素造成的誤差。 3.由于儀器產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差不可避免。六、 思考題1. 垂直極化波是否能夠發(fā)生全反射？為什么？給出推導(dǎo)過(guò)程。答：不能。垂直極化波入射在兩種煤質(zhì)的分界面上，反射系數(shù)和折射系數(shù)分別為：對(duì)于一般煤質(zhì),因此, 。若要垂直極化波發(fā)生全折射，則需反射系數(shù)為0?？梢宰C明，垂直極化波不可能發(fā)生全折射。2. 本實(shí)驗(yàn)中，水平極化和垂直極化可以調(diào)節(jié)么？平行極化波如何調(diào)節(jié)出來(lái)，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，如何驗(yàn)證全折射的原理？答：1）可以調(diào)節(jié)。如果喇叭天線(xiàn)窄邊平行于地面，則稱(chēng)水平極化，如果喇叭天線(xiàn)寬邊平行于地面，則稱(chēng)垂直極化。 2）極化波反射系數(shù) 令,則平行極化波發(fā)生全折射。 則調(diào)節(jié)出了平行極化波。 3)驗(yàn)證全折射定理：