電磁場與微波測量實驗總結

電磁場與微波測量實驗總結

一、 對實驗的建議

做完最後一次試驗後，我們八週的電磁場與微波實驗也結束了，在實驗中我們收穫了很多知識與經驗，同時也發現了實驗的一些不足之處。以下是我對部分實驗的看法。

1) 希望能加強對實驗器材的管理

實驗中，我們很多次發現許多器件不足，需要各個組之間相互借用，有時還需要等到其他組做完才能繼續實驗。這不利於同學們完成實驗，而且對於實驗室的器材維護也會產生不利的影響。建議實驗室以後加強對於實驗器材的管理與維護，同時也加強同學們對實驗器材的重視和愛護，共同努力，創造一個更好的實驗環境。

2) 課程安排不太合理

微波測量是上學期學的，大家還有比較深刻的印象，對實驗原理理解的比較快，實驗進行得也比較順利。但電磁場是大二學的，已經基本都遺忘了，預習起來比較吃力，理解得也要慢一些。

3）實驗互相干擾太嚴重

由於實驗室較小，各組之間的干擾比較嚴重，幾乎每次寫實驗誤差分析的時候都要寫上這一點。其實可以透過合理安排小組進行實驗的時間或者擴大實驗場地。

二、提出新的實驗

用微波分光儀測量玻璃厚度

1) 實驗目的

深入理解電磁波的反射、折射和疊加

2) 實驗設備

S426型分光儀的改進設備

3) 實驗原理

發射波在玻璃表面反射一次，透過玻璃後經反射板反射一次。當兩次反射博得路徑相差波長的整數倍的時候，接受喇叭收到的信號最強。

設玻璃厚度爲x，可以動板與玻璃距離爲d，θ1和θ2分別爲入射角和折射角，v1和v2分別爲空氣中速度和玻璃中速度。

其中θ2可由計算得出，λ、d、θ1均可以測量得到。爲減小實驗誤差可選取多個入射角進行測量。玻璃的折射率可參考以下數據。

4) 實驗步驟

1、將反射板緊貼玻璃，記下此時刻度d1；

2、移動反射板，觀察接收信號，當信號出現一次最大值時記下此時刻度d2；

3、繼續移動發射板，再次出現最大值時記下刻度d3；

4、更換入射角度，重複以上步驟。

5、將數據填入表格並進行計算。

5）數據記錄

λ=（d3-d2）*2

d=d2-d1

帶入公式（3），即可求出x

三、 實驗總結

本次電磁場與微波實驗時長八週，一共19個小實驗。其中因爲時間的原因我們組沒有做布拉格衍射實驗。

在電磁場與電磁波實驗中，我們主要進行了定律的驗證和現象觀察，包括電磁波的折射、

反射、衍射、干涉和極化等現象。由於電磁場與電磁波課程是在大二下開設的，所以在實驗開始我們發現有很多知識點存在遺忘現象，但還好電磁場實驗同我們的感性認識更爲接近，所涉及知識大多跟普通物理實驗相關，在現象和定律方面我們記得還算牢靠，所以實際進行起來也還算順手。但是電磁場實驗由於實驗室空間和環境的限制導致了其測量誤差較大，像極化實驗我們就不得以測了很多次最終取了多次實驗的.平均值才勉強得出與定律相符合的實驗結果，但是總體而言，基本上都驗證了實驗的相關定律。電磁場的前兩次實驗，主要是驗證反射與折射定律，測量單縫衍射與雙縫干涉，由於在高中便已經學過了這些知識，故而上手十分容易，不過是將待測量轉變爲電信號進行驗證求解。第三次的實驗涉及到邁克爾遜干涉儀、平面波的極化，這些知識都是在大學物理和電磁場與電磁波課程中的重點知識，儘管有些知識點記得不是很清楚，但是我們都對照實驗指導書進行了仔細的預習工作，所以實驗也還算順利的完成了。最後一次實驗是用專門的儀器對學校周邊的場強進行測量，需要我們進行戶外採集數據，一方面考驗了我們對實驗儀器的使用，另一方面對於整個學校的場強變化也有了一定了解，在這次實驗中我們組還遇到了一些問題，一開始我們聽從老師的推薦選擇了97.5MHz的頻段，但測量結束後回來分析數據發現結果並不理想，場強的分佈在校園的每個角落都十分均勻，在查資料和詢問老師後才發現97.5MHz的發射臺在全北京都是少數，所以在北郵校園內測量起來場強分佈並不會有很大的差別，因此我們又選擇了150MHz進行了測量，得到了較爲理想的結果。

接下來的幾周我們進行了微波測量實驗，實驗中主要運用了實驗儀器測量了一些上個學期微波課程中的基本變量，例如波導波長、駐波比和介電常數等。讓我們從動手操作實驗儀器的角度更加深刻的理解了其中的原理。實驗中我們學習了微波信號源、微波功率計的使用，同時瞭解了波導測量線系統。在此基礎上進行了一系列的實驗，首先是信號源波長功率的測量和測量波導波長，這兩個實驗較爲簡單，指導書上也對相關知識點有詳細的說明，基本上是對微波測量系統的熟悉過程，我們透過這個實驗學習了波長計的使用和兩種定標方法。第二次實驗是微波駐波比的測量和阻抗匹配，此次實驗的前半部分做起來遇到了很大的問題，由於儀器精準度等很多問題導致短路和開路的駐波比無法透過等指示度法測量出來，在和老師同學們的共同探討中我們最終利用了儀器本身說明書中的方法粗略估計出了相應駐波比，但是和理論值仍存在很大誤差，但也只得作罷。關於後一個阻抗匹配的實驗，由於上個學期已經做過相應的仿真實驗，所以在實驗仿真上並沒有太大的困難，雖說老師說我們因爲是第一個做這個實驗的班級，在調阻抗匹配時有可能會耽誤一些時間但是我們還算是比較快地完成了實驗。最後一次的微波實驗是用諧振腔圍繞法測量介電常數和天線特性測量，雖然方法和實驗的思想都沒聽說過，但是實際上開始做之後我們就發現不過就是新增加了一個波導測量線系統的應用，本質上仍然是微波各個參數的測量，最後進行數據處理即可。

全部實驗完成以來，現在重新回顧整個實驗歷程，感覺受益良多，經過這個學期的實驗課，讓我更加直接地理解了微波的應用，對於微波測量的瞭解，不僅增長了我對這門課的興趣，也提高了我的動手能力，希望以後學校能夠增加更多這種實驗，一邊研讀理論知識另一方面動手實踐，對於學習電磁場和微波的課程都有着十分好的效果。

最後感謝學校學院安排此次試驗，並且感謝老師的悉心指導，讓我在實驗課中收穫很多。