单缝衍射实验和电磁波反射和折射实验

电磁场与微波测量实验报告学院：电子工程学院班级：组员：撰写人：实验一电磁波反射和折射实验实验目的熟悉S426型分光仪的使用方法掌握分光仪验证电磁波反射定律的方法掌握分光仪验证电磁波折射定律的方法实验设备与仪器S426型分光仪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。实验内容步骤熟悉分光仪的结构和调整方法。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。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，这角度读书就是入射角。实验步骤1、仪器连接时，两喇叭口面应互相正对，它们各自的轴线应在一条直线上。指示两喇叭位的指针应分别指示于工作平台的1800和刻度处。2、将支座放在工作平台上，并利用平台上的定位鞘和刻线对正支座，拉起平台上四个压紧螺钉旋转一个角度后放下，将支座压紧。3、将反射金属板放在支座上时，应使金属板平面与支座下面的小圆盘上的900和-900这对刻线一致。这时小平台上的0刻度就与金属板的法线方向一致。4、转动小平台，将固定臂指针调到300～650角度之间任意一位置，这时固定臂指针所对应刻度盘上指示的刻度就是入射角的读数。5、开启DH1121B型三厘米固态信号源。6、转动活动臂，当表头显示出最大指示时，活动臂指针所对应刻度盘上指示的刻度就是反射角的读数。如果此时表头指示太大或太小，应调整系统发射端的可变衰减器，使表头指示接近满量程。7、根据不同极化方式，连续选取几个入射角进行实验，并在表中记录反射角。实验结果及分析记录实验测得数据，验证电磁波的反射定律金属板全反射实验入射角（度）3035404550556065反射角（度）左侧31.537.542.546.551.055.061.566.5右侧35.540.043.048.551.556.562.567.5平均值33.538.7542.7547.551.2555.7561.7566.75入射角与反射角的差值（绝对值）3.53.752.752.51.250.751.751.75表格分析：（1）、从总体上看，入射角与反射角相差较小，可以近似认为相等，验证了电磁波的反射定律。（2）、由于仪器产生的系统误差无法避免，并且在测量的时候产生的随机误差，所以入射角不会完全等于反射角，由差值一栏可以看出在55度左右的误差最小。越向两边误差越大，说明测量仪器在55度的入射角能产生最好的特性。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。注：初始入射光强为100uA，角度单位为:°入射角3035404550556065反射角22.529.0384247525661反射光强6263646678848084折射角146145136135125125122118折射光强4042.5443030283430表格分析：（1）、在开始测量时把最大值设为满量程即100uA.（2）、反射最大值与折射最大值之和要大于100uA，根据分析，应该是当两喇叭天线正对时，虽然接受天线的值是100uA，但是发射天线发射的电磁波没有全部到达接受天线，所以发射天线发射的电磁波应该大于100uA。实验结果总体上证实了反射系数与折射系数的和为1。思考题在衰减旁螺丝钉的作用答：是衰减器的调节旋钮，通过调节该旋钮可以改变喇叭天线发出电磁波的强度电磁波与激光的反射有何异同答：相同点是都遵从光的反射定理，不同点是激光属于电磁波的一种，具有良好的单色性，相干性，方向性，且高强度，所以反射耗损小，而电磁波则根据频率不同耗损不同。测量反射时出现几次极大值，为什么答：两次，因为由于仪器产生的系统误差无法避免，并且在测量的时候产生的随机误差，所以入射角不会完全等于反射角，而是在理论反射角附件波动。透射系数和反射系数相加是否等于一，为什么答：根据电磁波理论在开始测量时把最大值设为满量程即100uA，反射最大值与折射最大值之和要等于100uA，但是根据分析，当两喇叭天线正对时，虽然接受天线的值是100uA，但是发射天线发射的电磁波没有全部到达接受天线，所以发射天线发射的电磁波应该大于100uA。实验结果总体上证实了反射系数与折射系数的和为1。实验二单缝衍射实验一、实验目的掌握电磁波的单缝衍射时衍射角对衍射波强度的影响二、预习内容电磁波单缝衍射现象三、实验设备S426型分光仪四、实验原理当一平面波入射到一宽度和波长可比拟的狭缝时，a就要发生衍射的现象。在缝后面出现的衍射波强度并不是均匀的，中央最强，同时也最宽。在中央的两侧衍射波强度迅速减小，直至出现衍射波强度的最小值，即一级极小，此时衍射角为，其中λ是波长，a是图2－1单缝衍射狭缝宽度。两者取同一长度单位，然后，随着衍射角增大，衍射波强度又逐渐增大，直至出现一级极大值，角度为：(如图2－1所示)五、实验内容与步骤如图2－2所示，仪器连接时，预先接需要调整单缝衍射板的缝宽，当该板放到支座上时，应使狭缝平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致，此刻线应与工作平台上的900刻度的一对线一致。转动小平台使固定臂的指针在小平台的1800处，此时小平台的00就是狭缝平面的法线方向。这时调整信号电平使表头指示接近满度。然后从衍射角00开始，在单缝的两侧使衍射角每改变10读取一次表头读数，并记录下来。图2－2单缝衍射实验仪器的布置六、实验步骤1、调整微波分光仪单缝衍射板的缝宽为（建议为2～7cm）。2、将单缝板放到支座上，使狭缝平面与支座下面的小圆盘上的90-90刻线一致，固定。3、转动小平台使固定臂的指针在小平台的180刻度处，此时小平台的0刻度就是狭缝平面的法线方向。4、将发射和接收喇叭天线均调整为水平极化。5、开启DH1121B型信号源和DH926AD型数据采集仪。6、在衍射角为0°，即收发喇叭正对时，调整反射信号电平使数据采集仪表头指示接近满刻度。7、将活动臂从衍射角0°开始偏转一定角度，使衍射角每改变2°读取一次电表读数，并填写表。8、由表1.2，画出单缝衍射强度与衍射角的关系曲线。并根据工作波长和缝宽算出一级极小和一级极大的衍射角，并填入表，与实验曲线上求得的一级极小和极大的衍射角进行比较（本实验的λ波长可由相应标尺示数与给定的表格上的数据获得）。9、改变极化方向为垂直极化，重复上述实验。10、调整缝宽，观察记录衍射现象七、实验结果及分析记录实验测得数据，画出单缝衍射强度与衍射角的关系曲线，根据微波波长和缝宽算出一级极小和一级极大的衍射角，与实验曲线上求得的一级极小和极大的衍射角进行比较。

（1）a=70mmλ=32mm角度左侧衍射宽带右侧衍射宽度07676270664644865544846401038331234281426201616101810420622241241126322854309732733432362138114032425544234621481150125222a：一级极大出现的角度为30，一级极小出现的角度为24b：衍射曲线（注：横坐标一个刻度等于2度）C：计算一级大以及一级小一级大：φ=arcsin（1.5λ/a）=43一级小：φ=arcsin（λ/a）=27由以上可得实际值与理论有一定的差距，特别是一级大值，但是总体还是遵守了相同规律，出现的的不同是由于实验存在误差，首先仪器产生的系统误差无法避免，其次在测量的时候产生的随机误差，最后在实验室中由于大家实验电磁波辐射相互干扰也造成较大误差。（2）a=50mmλ=32mm角度左侧衍射宽带右侧衍射宽度042422383643533632308302810282612262414242016221818121020862255242326222821301132113412363338534075424244324632481150115211a：一级极大出现的角度为40，一级极小出现的角度为32b：衍射曲线（注：横坐标一个刻度等于2度）C：计算一级大以及一级小一级大：φ=arcsin（1.5λ/a）=74一级小：φ=arcsin（λ/a）=39由以上可得实际值与理论有一定的差距，特别是一级大值，但是总体还是遵守了相同规律，出现的的不同是由于实验存在误差，首先仪器产生的系统误差无法避免，其次在测量的时候产生的随机误差，最后在实验室中由于大家实验电磁波辐射相互干扰也造成较大误差。（3）a=20mmλ=32mm角度左侧衍射宽带右侧衍射宽度01212212124121261110812101014121216161418161620181817122014122210824121026161428101230810321010341212368638534022425344664642482250115211a：一级极大出现的角度为16，一级极小出现的角度为22b：衍射曲线（注：横