实验一 电磁波反射和折射实验

实验一 电磁波反射和折射实验 电磁场与微波测量实验报告 实验一 电磁波反射和折射实验 一、 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 二、 实验设备与仪器 S426型分光仪 三、 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。 四、实验内容与步骤 1、熟悉分光仪的结构和调整方法 2、连接仪器，调整系统 如图1所示，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 0条直线上。指示两喇叭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(与支座上刻线对齐)拉起平台上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 反射全属板放到支座上时，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 00板平面一致的刻线与小平台上相应90刻度的一对刻线一致。这时小平台上的0刻度就与金属板的法线方向一致。 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。 图1 反射实验仪器的布置 五、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 入射角(度) 30 35 40 45 50 55 60 65 反射角左31 37.5 38 44 51 56 60 64.5 (度) 侧 右31 37.5 38 44 51 56 60 64.5 侧 平均值 31 37.5 38 44 51 56 60 64.5 入射角与反射1 1.5 2 1 1 1 0 4.5 角的差值(绝对 值) 相对误差 3.3% 4.2% 5% 2.2% 2% 1.8% 0 6.9% 1.金属板全反射实验 分析: (1)、从总体上看，入射角与反射角相差较小，在误差范围内可以近似认为相等， 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测量误差， 入射角并不完全等于反射角，由差值可知55度左右的误差最小。越向两边误差 越大，测量仪器在55度的入射角能产生最好的特性，可以看出角度对实验误差 有影响，入射角太大或太小接受喇叭有可能直接接受入射波会对实际的反射角 造成影响。 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 。 透射系数=透射波的强度/入射波的强度 反射系数=反射波的强度/入射波的强度 入射角 30 35 40 45 50 55 60 65 反射最大值36 36 37 34 30 26 24 24 (uA) 折射最大值46 48 56 58 64 68 72 74 (uA) 0.4625 0.425 0.375 0.325 0.325 0.3 透射系数 0.575 0.6 0.725 0.8 0.85 0.9 0.9 反射系数 0.45 0.45 0.7 投射+反射系数 1.15 1.175 1.175 1.225 1.2 1.1625 1.025 1.05 表格分析: (1)、在开始测量时把最大值设为满量程即80.在未插入玻璃板时测得电流最大值为80uA。 (2)、反射最大值与折射最大值之和要大于80，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80，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80。实验结果在误差范围内基本证实了反射系数与折射系数的和为1。 六、实验思考 , 在衰减器旁边的螺钉有什么作用, 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达到调节微波信号幅度的大小 , 电磁波的反射和激光反射有何相同之处以及不同之处, 准确的说激光也是电磁波，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。 普通波以自发辐射为主，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，不同之处即激光的光学特性因为不受干扰所以相对误差会更小。 , 透射系数和反射系数相加是否等于1,为什么，进行误差 分析。 在实验过程中也会对实验造成一定的影响，因为在实验室中，实际测得值可能有前面的反射以及别组同学做实验过程中相互干扰，所以实际之和会比1要大