北邮电磁场实验报告(反射折射)

1、北京邮电大学电磁场与微波测量实验学院： 电子工程学院 班级： 组员： 陈佳熠（），宋周锐（），王健恒 （） 2015年3月21日实验一 电磁波反射和折射实验一、实验内容1.1实验目的（1）、熟悉S426型分光仪的使用方法。（2）、掌握分光仪验证电磁波反射定律的方法。（3）、掌握分光仪验证电磁波折射定律的方法。1.2实验设备S426型分光仪。图1 反射实验仪器的布置1.3实验步骤1.熟悉分光仪的结构和调整方法。2.连接仪器，调整系统。仪器连接时，两喇叭口面应相互正对，它们各自的轴线应在一条直线上，指示两喇叭的位置的指针分别指于工作平台的90刻度处，将支座放在工作平台上，并利用平台上的定位销和刻线

2、对正支座，拉起平台上的四个压紧螺钉旋转一个角度后放下，即可压紧支座。3.测量入射角和反射角。反射金属板放到支座上时，应使金属板平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致。而把带支座的金属反射板放到小平台上时，应使圆盘上的这对与金属板平面一致的刻线与小平台上相应90度的一对刻线一致。这是小平台上的0刻度就与金属板的法线方向一致。转动小平台，使固定臂指针指在某一角度处，这角度读数就是入射角，然后转动活动臂在表头上找到一最大指示，此时活动臂上的指针所指的刻度就是反射角。如果此时表头指示太大或太小，应调整衰减器、固态振荡器或晶体检波器，使表头指示接近满量程。做此项实验，入射角最好取30至65度之间。因为

3、入射角太大接受喇叭有可能直接接受入射波。做这项实验时应注意系统的调整和周围环境的影响。二、实验原理电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反射，本处以一块大的金属板作为障碍物来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上所遵循的反射定律，即反射线在入射线和通过入射点的法线所决定的平面上，反射线和入射线分居在法线两侧，反射角等于入射角。 电磁波斜入射到两种不同介质分界面上时会发生反射和折射两种现象，同时，分界面对电磁波的反射和折射现象与入射波的极化方向有关。三、实验数据与分析3.1金属板全反射实验 3.1.1实验数据入射角3035404550556065反射角30.135.738.847.248.

4、654.859.765.3|入射角-反射角|0.10.71.22.21.40.20.30.33.1.2实验分析根据电磁波的反射原理，反射线在入射线和通过射点的法线所决定的平面上，反射线和入射线分居在法线两侧，反射角等于入射角。微波的频率很高在导体表面发生全反射，可用一块大金属板作为反射板。从总体上看，入射角与反射角相差较小，在误差允许范围内可以近似认为相等，验证了电磁波的反射定律。3.1.3误差分析实验结果存在误差，误差原因可能如下：1.由于仪器而产生的系统误差无法避免。首先相对的两个喇叭并不能保证完全对称，其次金属板也并不能保证是完全光滑的平面，这样可能导致入射角和反射角存在细微差别。2.由

5、于环境因素造成的误差。在较为封闭的环境内进行实验一定程度上影响了实验的准确性，例如其他组的电磁波干扰，墙壁或者来回走动的同学也会对实验数据产生一定干扰。3.读数误差。刻度盘的读数会产生随机误差，除此以外刻度盘的0度和180度并不能保证完全对称，会对反射角的读数产生影响。3.2观察介质板（玻璃板）上的反射和折射实验将金属换做玻璃板，观察、测试电磁波在该介质板上的反射和折射现象，自行设计实验步骤和表格，计算反射系数和透射系数，验证透射系数和反射系数相加是否等于1 。3.2.1实验数据入射角3035404550556065入射波强度（uA）88.088.088.088.088.088.088.088

6、.0反射波强度（uA）52.058.062.060.064.068.068.872.0透射波强度（uA）30.026.222.622.020.218.418.020.0反射系数0.5910.6590.7050.6820.7270.7730.7820.818透射系数0.3410.2980.2570.2500.2300.2090.2050.227反射系数+透射系数 0.932 0.9570.9620.9320.9570.9820.9871.045 3.2.3实验分析在实验开始时将入射波的强度通过衰减器调节至80uA，即未插入玻璃板时测得最大电流为80uA。理论上来说入射波通过玻璃板后分为两个部分（

7、即反射波和折射波），根据能量守恒定律，入射波电流强度应当等于它分解的两种波电流强度之和，实验中可表示为反射系数和折射系数之和为1，由于存在诸多因素的干扰可能在1上下浮动，根据上表可知实验数据基本正确。3.2.4误差分析实验结果存在误差，误差原因可能如下：1. 由于仪器而产生的系统误差无法避免。首先相对的两个喇叭并不能保证完全对称，其次玻璃板也并不能保证是完全光滑的平面，这样可能导致入射角和反射角存在细微差别。2. 由于环境因素造成的误差。在较为封闭的环境内进行实验一定程度上影响了实验的准确性，例如其他组的电磁波干扰，墙壁或者来回走动的同学也会对实验数据产生一定干扰。3. 读数误差。刻度盘的读数

8、会产生随机误差，除此以外刻度盘的0度和180度并不能保证完全对称，会对反射角的读数产生影响。而且玻璃板并没有足够大，这样就可能导致有一部分入射波直接入射到接收喇叭上，即实验测得的反射系数和折射系数之和不等于1.四、思考题1.在衰减器旁边的螺钉有什么作用？答：可变衰减器用来改变微波信号幅度的大小，衰减器的度盘指示越大，对微波信号的衰减也越大，通过调节衰减器旁边的螺钉调节微波信号幅度大小，逆时针旋转螺钉微波信号幅度变大，顺时针旋转螺钉微波信号幅度变小。2.电磁波的反射和激光的反射有何相同之处以及不同之处？答：激光其实也是一种特殊的电磁波。从两者的特点来讲：激光的发光则是以受激辐射为主，各个发光中心发出的光波都具有相同的频率、方向、偏振态和严格的位相关系，即它们的频率（或波长）一致、相位一致、偏振方向一致、传播方向一致，具有强度高，单色性好、相干性好和方向性好等特点。 普通光以自发辐射为主，各个发光中心发出的光波无论方向、位相或者偏振态都各不相同。 所以两者的反射和折射都遵循光的反射定律和折射定律。3.透射系数和反射系数