电磁波的反射与透射.doc

实验三电磁波的反射与透射（一）实验目的了解电磁波的基本特性及其发射、接收原理，加深对交变电磁场的认识，以及对电磁波的发射与接收过程的理解。（二）实验仪器实验仪器包括发射机和几种接收天线组成，如图1和图2。1发射天线2天线支架 3 电子管 4电源开关 5 高压开关图1发射机（a）半波振子接收天线 （b）环形接收天线图2接收天线（三）实验原理一、电磁波的发射发射电磁波必须具备两个条件：（1） 振荡电路必须有足够高的频率；（2） 振荡电路的电场和磁场必须尽可能分散到较大的空间。为了发射电磁波，需要改进振荡电路。一方面增大电容器极板间距离、减少正对面积；另一方面减少线圈的匝数，以减少自感。这样既提高了振荡频率又将磁场和电场分散到较大空间。这种电路叫做开放电路。在实际应用中，开放电路的下部分导线通常接地。叫做地线，上部分导线尽可能分散到高处，叫做天线。电磁波就是通过天线和地线所组成的开放电路发射出去的。为了使开放电路中产生振荡电流，常用如图3(a)所示的方法，使振荡器的线圈L1靠近开放振荡电路的线圈L2。当振荡器中产生振荡电流时，由于互感作用，就可以在开放振荡电路中产生相同频率的振荡电流，这种方法叫做感应耦合。（a）发射 （b）接收图3电磁波的发射与接收二、电磁波的接收 电磁波在空间传播时，如果遇到导体制成的天线，由于电磁感应，天线中就会产生与电磁波频率相同的感应电流（只有沿天线导体表面的电场切线分量, 才能在天线上激起电流），这样就可以接收电磁波。但是，在地球周围空间存在着各种不同频率的电磁波，在无线电技术中，可以利用电谐振来选取我们需要的电磁波。当某一频率的电磁波跟振荡电路中的固有频率相同，它在电路中激起的感应电流最强，这种现象叫做电谐振。用来产生电谐振的过程叫做调谐。能够实现调谐的电路叫做调谐电路，如图3（b）。（四）实验操作及现象1、检查发射机上的电子管是否固定好，接收天线上灯泡是否完好。2、接通电源，预热5分钟，待发射管烧热后，接通高压开关，即可进行演示。3、演示电磁波接收及电磁共振，将半波振子接收天线移到正对发射天线50左右，并使接收天线与发射天线平行，接通高压开关，接收天线上的小电珠发亮。将接收天线拉长或缩短（改变接收天线的固有频率），观察接收天线上的小电珠亮度变化。4、演示电磁波的电场方向，保持半波振子接收天线与发射天线距离为50左右，接收天线长度为共振时长度。将半波振子接收天线绕接收天线轴心转动360 ，观察小电珠亮度变化，确定电磁波的电场方向。演示完毕后，关闭高压开关。5、演示电磁波的磁场方向，打开高压开关，手持环形接收天线到离发射天线20左右，使其水平，用绝缘起子调整环形接收天线的微调电容器，使环形天线上的小电珠达到最亮，把环形天线沿发射天线一端移向另一端，发现中央最高两端不亮。转动环形天线的平面，当水平放置时，小电珠达到最亮，由此定了电磁波的磁场方向，演示完毕后，关闭高压开关。6、演示发射天线的电压振幅。打开高压开关，将氖泡棒的氖泡靠在发射天线上，由一端移至另一端，由于半波长发射天线中的电流与电压相位差约为，两端电压最大为波腹，中部电压为零是波节，氖泡在高频电压过低时就不激发氖气发光，因此氖泡在天线两端最亮，当靠近中部时就熄灭了。在发射振荡回路，可以看到类似的现象。演示完毕，关闭高压开关。（五）注意事项1、使用此仪器时，要先打开电源开关，后打开高压开关，关闭时，先关闭高压开关，后关闭电源开关。2、打开高压前，要将配套的接收天线，氖泡棒等远离发射机，以