電磁波的反射及單縫衍射實驗

1、電磁波的反射及單縫衍射實驗室名稱：2301實驗時間：2017.3.20姓名：學號： 專業(yè)：指導教師：成績教師簽名：年 月 日一、實驗目的掌握DH926B型微波分光儀的基本使用方法。通過實驗觀察測量電磁波在傳播方向上遇到金屬媒質時所產生的現(xiàn)象和規(guī)律。學習如何分析和消除系統(tǒng)誤差。通過實驗了解電磁波的衍射現(xiàn)象。掌握電磁波單縫衍射時衍射角對衍射強度的影響。二、實驗器材及軟件DH926B型微波分光儀DH1121B型三厘米固態(tài)信號源喇叭天線DH926AD型數(shù)據(jù)采集儀單縫板計算機金屬反射板三、實驗原理微波與其它波段的無線電波相比具有：波長極短，頻率很高，振蕩周期極短的 特點。微波傳輸具有似光特性，其傳播為直

2、線傳播。電磁波在傳播過程中如遇到障礙物，必定要發(fā)生反射。本實驗以一塊大的金屬板作為障礙物來研究當電磁波以某一入射角投射到此金屬板上所遵循的反射定律，艮即反射電磁波位于入射電磁波和通過入射點的法線所決定的平面上，反射電磁波和入射電磁波分別位于法線兩側；反射角e r等于入射角。i 。當一平面波入射到一寬度和波長可比擬的狹縫時，就要發(fā)生衍射的現(xiàn)象。在縫后面出現(xiàn)的衍射波強度并不是均勻的，中央最強，同時也最寬。在中央的兩側衍射波強-1 A（p = Sin TOC o 1-5 h z 度迅速減小，直至出現(xiàn)衍射波強度的最小值，即一級極小，此時衍射角為-，其中入是波長，a是狹縫寬度。兩者取同一長度單位，然后，

3、隨著衍射角增大，_/3 2Ap = Sin |衍射波強度又逐漸增大，直至出現(xiàn)一級極大值，角度為V2 幻。四、實驗步驟熟悉微波分光儀的結構和調整方法。按實驗指導書連接儀器，調整系統(tǒng)至穩(wěn)態(tài)。調節(jié)衰減器，使微安表的讀數(shù)指示合適。測量入射角和反射角并進行數(shù)據(jù)采集。（通過計算機上的軟件進行智能采集）轉動小平臺，使固定臂指針在某一角度，角度讀數(shù)便是入射角。然后轉動活動臂根據(jù)采集結果找到一最大指標，此時活動臂的指針所指刻度就是反射角。將單縫衍射板的縫寬a調整為70mm左右，將其安放在刻度盤上，衍射板的邊線與刻度盤上兩個90對齊。記錄數(shù)據(jù)五、實驗數(shù)據(jù)30度時：35度時：腳國此栗集商Y離開（F6）】糠集(Fl)

4、pT 印(“)a=7cm 時:角度05101520253035404550電左542.81.81.50.10.20.20.10.90.8壓右53.72.81.60.60.20.20.20.10.60.1a=5cm 時:角度510152025303540455055電左2.61.71.41.40.20.60.10.40.20.50.1壓右21.61.20.80.50.40.10.20.20.30.1a=2cm 時:角度051015202530354045505560電壓左0.80.90.80.50.70.20.50.40.40.80.10.50.2右0.80.0.60.50.50.30.40.2

5、0.60.20.40.20.0 9a=2cm時的折線圖:圖表標題六、實驗小結由實驗結果可知，在誤差允許范圍內，反射角近似等于入射角。所以電磁波的反 射遵循反射定律，即反射線在入射線和通過入射點的法線所決定的平面上，反射線和 入射線分居在法線兩側，反射角等于入射角。由實驗結果記錄可知，在誤差允許范圍 內，反射角近似等于入射角。而對于電磁波的衍射，通過分析數(shù)據(jù)和查找資料可知， 當縫寬取7cm和5cm時，即縫寬大于信號源的波長入時，電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象。 但通過相關的計算可以得出理論上算出的衍射角和實際測量出來的衍射角大小誤差 不大，這些差是允許出現(xiàn)的，所以實際測量值可以看做是準確的。但當縫寬取2

6、cm時， 所得出的數(shù)據(jù)比較紊亂，沒有規(guī)律，找不到衍射角，通過理論計算也得出錯誤答案。 這是因為當縫寬小于波長入時，電磁波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象。從實際測得的數(shù)據(jù)來看也 得出了相應的結論。另外，通過這次試驗，我也熟悉了 DH926B型微波分光儀的基本 使用方法，同時也加深了對電磁波理論相關知識的了解，培養(yǎng)了自己的動手能力。七、實驗思考題電磁波的反射與單色激光的反射有何相同有何不同？答：相同點：電磁波的反射和單色激光的反射都嚴格遵循反射定律。即反射角等 于入射角。不同點：電磁波中包含了不同頻率的波成分，能量分散，導致方向性不怎 么強，即以面的形式入射。而單色激光束頻率單一，能量高度集中，方向性好。即反 射時以肉眼可見的光波速反射。總的來說，二者反射的外在表現(xiàn)形式不同，一個為 “面”，一個為“線”。試驗中，反射角會出現(xiàn)幾次極大值？為什么？答：通過實驗數(shù)據(jù)可得，實驗的所有角度出現(xiàn)1次極大值，因為在正常情況下， 反射角等于入射角，所以只會出現(xiàn)一次極大值。試驗中，