电磁场与微波测量实验—实验五极化实验

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电磁场与微波测量实验报告学院:电子工程学院专业:光电信息科学与工程班级:2013211212成员:实验五极化实验一、实验目的1.培养综合性设计电磁波实验方案的能力2.验证电磁波的马吕斯定理二、实验设备S426型分光仪三、实验原理平面电磁波是横波,它的电场强度矢量E和波长的传播方向垂直。如果E在垂直于传播方向的平面内沿着一条固定的直线变化,这样的横电磁波叫线极化波。在光学中也叫偏振波。偏振波电磁场沿某一方向的能量有一定关系。这就是光学中的马吕斯定律:20cosII式中I为偏振波的强度,为I与I0间的夹角。四、实验步骤1.设计利用S426型分光仪验证电磁波马吕斯定律的方案;方案:将S426型分光仪两喇叭口面互相平行,并与地面垂直,其轴线在一条直线上,由于接收喇叭是和一段旋转短波导连在一起的;在该轴承环的90度范围内,每隔5度有一刻度,接收喇叭课程从此处读取(0°~90°,以10度为步长),继而进行验证。2.根据设计的方案,布置仪器,验证电磁波的马吕斯定律。实验仪器布置通过调节,使A1取一较大值,方便实验进行。五、实验数据0102030405060708090理论值10096.9888.3075.0058.6841.3225.0011.703.020实验值10096.080665743221410经过数据对比,可以得出,实验中存在各种诸如人工操作不当,读数误差等问题,影响了实验数据的准确。不过,从总体上来看,数据仍然在误差允许范围内,电磁波仍然满足马吕斯定律。六、思考题(1)垂直极化波是否能够发生折射?为什么?给出推导过程。答:不能。垂直极化波反射系数R垂直=Ey1−Ey1+=Z垂直−Zz1Z垂直+Zz1○1此处Z垂直=η2secθ′′=η2[1−(ε1ε2)sin2θ]−12○2Zz1=η1secθ○3由○1○2○3可知反射系数R垂直=cosθ−√(ε2ε1⁄)−sin2θcosθ+√(ε2ε1⁄)−sin2θ若要垂直极化波发生全折射,则需反射系数𝑅垂直为0故则需ε1=ε2,这也说明在实际情况下,垂直极化波无法发生全折射(2)本实验,水平极化和垂直极化可以调节吗?平行极化波如何调节出来,自行设计实验方案,如何验证全折射的原理?答:可以调节。如果喇叭天线窄边平行于地面,则称水平极化,如果喇叭天线宽边垂直于地面,则称垂直极化。验证电磁波全折射原理的实验方案:首先根据以下推导,求出。(相关系数可查书)极化波反射系数R平行=Ex1−Ex1+=Z垂直−Zz1Z垂直+Zz1=√(ε2ε1⁄)−sin2θ−(ε2ε1⁄)cosθ√(ε2ε1⁄)−sin2θ+(ε2ε1⁄)cosθ令R平行=0,则平行极化波发生全折射即(ε2ε1⁄)cosθ=√(ε2ε1⁄)−sin2θ𝑅平行=0⇒𝜃=𝜃𝑝=sin−1√𝜀2𝜀1+𝜀2=tan−1√𝜀2𝜀1

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