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1、电磁波反射及衍射实验实验五 电磁波反射及衍射实验一、预习要求1、 什么是电磁波的反射和衍射？2、 电磁波的反射和衍射需要遵循什么定律？二、实验目的1、 认识时变电磁场，理解电磁波产生的原理。2、 理解电磁波的反射与衍射原理。3、 学习微波分光仪的使用。三、实验原理本实验中，发射天线与接收天线均为矩形口径喇叭天线，又称为角锥喇叭天线，它是一种线极化天线。按天线口面电场矢量方向与地平面的关系，可以规定水平极化和垂直极化。一般情况下，如果喇叭天线窄边平行于地面，则称水平极化，如果喇叭天线窄边垂直于地面，则称垂直极化。电磁波在传播过程中如遇到障碍物，会发生反射现象，本处以一块大的金属板作为障碍物来研究
2、当电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的两侧，反射角等于入射角。当一平面波入射到一宽度和波长可比拟的狭缝时，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 = Sin1 ( / a)，其中是波长， a 是狭缝宽度。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： = Sin1(3 / 2a)。四、实验步骤（一）、电磁波反射实验步骤1、 仪器连接时，
3、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300650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
4、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1.1中记录反射角。（一）、电磁波衍射实验步骤1、调整微波分光仪单缝衍射板的缝宽为（建议为710cm）。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
5、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1读取一次电表读数，并填写表1.2。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1.3，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、适当地调整缝宽，观察衍射现象，回答思考题。五、实验结果表1.1入射角（度）300350400450500550600650反射角（度）垂直极化水平极化表1.2衍射角i（度）100110120130140150160170衍射强度左侧右侧衍射强度平均值表1.3极化方式衍射角i电流强度指示Ii一级极小/一级极大/垂直水平六、实验思考题1、反射实验时，反射波的极化方向与入射波的极化方向有什么关系？为什么在反射角附近，乃至反射板的后面仍然可以接收到反射波？2、反射实验时，实测反射角和理论反射角有无误差？哪些因素可能导致实验产生误差？能否提出一些改进措施？ 3、衍射实验时，水平极化和垂直极化实验效果有何不同？哪种极化更有利于实验？试分析原因。4、如果想观察到理想的单缝衍射实验效果，对波长和缝宽有什么要求？实验中还需考虑哪些问题？在取较小缝宽时会观察到什么现象？试解释。
