内蒙古工业大学信息工程学院

实 验 报 告

课程名称：        电磁场与电磁波         

实验名称： 反射实验和极化波的产生与检测 

实验类型： 验证性■ 综合性□ 设计性□

实验室名称：     电磁场与电磁波实验室      

班级：  电子10-1班    学号：201010203008

姓名：  苏  宝       组别：           

同组人：             成绩：          

实验日期：    2013年5月21            

电磁场与电磁波实验

实验一：反射实验

实验目的

熟悉DH926AD型数据采集仪、DH926B型微波分光仪的使用方法

掌握分光仪验证电磁波反射定律的方法

实验设备与仪器

DH926AD型数据采集仪

DH926B型微波分光仪

DH1121B型三厘米固态信号源

金属板

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。

如图所示， 平行极化的均匀平面波以角度q入射到良介质表面时，入射波、反射波和折射波可用下列式子表示为

                                                    

 平行极化波的斜入射示意图

实验内容与步骤

   系统构建时，如图1，开启DH1121B型三厘米固态信号源。DH926B型微波分光仪的两喇叭口面应互相正对，它们各自的轴线应在一条直线上，指示两喇叭位置的指针分别指于工作平台的0-180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，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。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90-90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。

将DH926AD型数据采集仪提供的USB电缆线的两端根据具体尺寸分别连接

图1 反射实验

到数据采集仪的USB口和计算机的USB口，此时，DH926AD型数据采集仪的USB指示灯亮（蓝色），表示已连接好。然后打开DH926AD型数据采集仪的电源开关，电源指示灯亮（红色），将数据采集仪的通道电缆线两端分别连接到DH926B型微波分光仪分度转台底部的光栅通道插座和数据采集仪的相应通道口上（本实验应用软件默认为通道1）。最后，察看DH1121B型三厘米固态信号源的“等幅”和“方波”档的设置，将DH926AD型数据采集仪的“等幅/方波”设置按钮等同于DH1121B型三厘米固态信号源的设置。

转动微波分光仪的小平台，使固定臂指针指在某一刻度处，这刻度数就是入射角度数，然后转动活动臂在DH926AD型数据采集仪的表头上找到一最大指示，此时微波分光仪的活动臂上的指针所指的刻度就是反射角度数。如果此时表头指示太大或太小，应调整微波分光仪微波系统中的可变衰减器或晶体检波器，使表头指示接近满量程做此项实验。入射角最好取30°至65°之间，因为入射角太大或太小接收喇叭有可能直接接收入射波。做这项实验时应注意系统的调整和周围环境的影响。

采集过程中，DH926AD型数据采集仪的USB指示灯连续闪动（蓝色），表示采集过程正在继续。应用软件屏幕上的信号灯颜色也随着实验的继续进行红色、绿色切换。您需要顺时针匀速转动DH926B型微波分光仪的活动臂，随着活动臂的移动，采集点数依次增加，当您停止移动活动臂，绘图框会保持原来的状态直到您再次开始移动活动臂。这个过程中，您便可在绘图框中实时观察到信号变化（如图10）。当采集过程中的已采集的脉冲变化等于您在进入采集过程界面之前设定的采集点数时，屏幕上会出现“此次采集完毕”的采集结束

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50，反射角50，参数129。129可能是参考相位不同

入射角60，反射角60，参数61.

匀速转动DH926BD的转盘

入射角50，匀速转动晶体检波器臂，反射角50，参数60

快速转动转动DH926BD的转盘，入射角40，反射角40，参数41

快速转晶体臂

（1）、从总体上看，入射角与反射角相差较小，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随机误差，所以入射角不会完全等于反射角，由差值一栏可以看出在55度左右的误差最小。越向两边误差越大，说明测量仪器在55度的入射角能产生最好的特性。

（3）、转动晶体臂和转动DH926BD的转盘产生的图形，形状基本相同，但转动晶体臂的图像不好。转动DH926BD的转盘的图型较为圆滑标准.

（4）、曲线的幅值一转动速度有关，转动越快越陡峭，而且也越形象，美观。

（5）、转动的快慢还影响图形的周期.越快周期越小.

l  误差分析：

1．  仪器误差：发射天线和接收天线不能调到绝对的水平和垂直，因此也得不到绝对的水平极化波和垂直极化波；反射金属板不是绝对的平面，也影响入射角和反射角的大小。

2．  人为操作误差：操作仪器时，读数时都会存在一定误差

3．  周围仪器发射电磁波影响误差：影响电流表示数，也就影响电流极大是的反射角大小。

4．  由于误差较小，在允许范围内。

5．  数据测的较少，应该多次几组。

实验心得体会

做了本次实验,验证了的电磁波是符合反射定律的.同时熟悉DH926AD型数据采集仪、DH926B型微波分光仪的使用方法.

起初做的实验,并不满足反射定律, 入射角50，反射角50，参数129。129可能是参考相位不同.之后的实验室满足的.在实验中还发现, 曲线的幅值一转动速度有关，转动越快越陡峭，而且也越形象，美观.转动的快慢还影响图形的周期.越快周期越小.

实验中注意方式方法的同时,更要注意细节,因为往往一场战争就输在你的不小心扔了一枚钉子,注意细节固然重要,但一定要养成一个良好的习惯,使我们在今后的学习中减少不必要的错误.

通过做这样的实验，激发了我的学习兴趣，尤其是研究一些未知的东西。所以在今后的学习中，善于钻研，不怕困难，敢于尝试一些新鲜又富有挑战的任务，不断学习，不断总结，培养自己的创新能力和综合水平，积累经验，丰富学习生活。

电磁场与电磁波实验

实验二：极化波的产生/检测

实验目的

熟悉DH926AD型数据采集仪、DH926B型微波分光仪的使用方法

了解极化波的产生与检测方法

实验设备与仪器

DH926AD型数据采集仪

DH926B型微波分光仪

DH1121B型三厘米固态信号源

半透板

实验原理

DH30003型栅网组件是由两个栅条方向相差90°的栅网组成。栅网（见图16）是在一金属框架上绕有一排互相平行的金属丝，以反射平行金属丝的电场，DH30003型栅网组件与本厂的DH926B型微波分光仪组合使用可获得圆极化波。

波的极化是用以描述电场强度空间矢量在某点位置上随时间变化的规律。无论是线极化波、圆极化波或椭圆极化波都可由同频率正交场的两个线极化组成。若他们同相（或反相）、等幅（或幅度不等）其合成场的波认为线极化波；若它们相位相位差为90°，即△φ=±90°，幅度相等，合成场波为右旋或左旋圆极化波；若它们相位差为0〈△φ〈±90°，幅度相等（或幅度不等），合成场波为右旋或左旋椭圆极化波。图17是用栅网组件实现波极化的原理图。

图16DH30003型栅网组件

         

图17 栅网实现波极化的原理图

Pr1为垂直栅网，Pr2为水平栅网，当辐射喇叭Pr0转角45°后，辐射波的场分为E∥与E⊥两个分量，Pr1则反射E⊥分量，而 E∥分量透过垂直栅网被吸收；Pr2则反射E∥分量，而 E⊥分量透过水平栅网被吸收。这是转动接收喇叭Pr3，当Pr3喇叭E面与垂直栅网平行时收到E⊥波。经几次调整辐射喇叭Pr0的转角使Pr3接收到的|E∥|=|E⊥|，实现了圆极化的幅度相等要求。然后接收喇叭Pr3在E⊥与E∥之间转动，将出现任意转角下的|Eα|≤|E∥|（或|E⊥|）。这时改变Pr2水平栅网位置，使Pr3接收的波具有|Eα|=|E∥|=|E⊥|，从而实现了E∥与E⊥两个波的相位差为±90°，得到圆极化波。

由于测试条件所限，|Eα|与|E∥|、|E⊥|不可能完全相等，Pr3转角0°～360°时，总会出现检波电压的波动，这时虽有Emin/Emax∝≥0.93，即椭圆度为0.93。可以认为基本上实现了圆极化波的要求。

实验内容与步骤

如图45，使DH926B型微波分光仪两喇叭口面互成90°，半透射板与两喇叭轴线互成45°，将读数机构通过它本身上带有的两个螺钉旋入底座上相应的旋孔，使其固定在底座上。将DH926AD型数据采集仪提供的USB电缆线的两端根据具体尺寸分别连接到数据采集仪的USB口和计算机的USB口，此时，DH926AD型数据采集仪的USB指示灯亮（蓝色），

                         图18  栅网实验

表示已连接好。然后打开DH926AD型数据采集仪的电源开关，电源指示灯亮（红色），将数据采集仪的通道电缆线两端分别连接到DH926B型微波分光仪接收喇叭的光栅通道插座和数据采集仪的相应通道口上（本实验应用软件默认为通道3）。首先，将垂直（或水平）栅网Pr1插在平台上，另一个与之垂直的栅网——水平（或垂直）栅网Pr2插在读数机构上，用我们提供的钢板尺测量一下半透射板到两个栅网的距离，调整读数机构直至半透射板到两个栅网的距离相等。然后，将辐射喇叭Pr0旋转45°后，先用我们提供的全吸收板挂在水平（或垂直）栅网前，将其遮挡，开启DH1121B型三厘米固态信号源。如果遮挡的是水平栅网，将接收喇叭Pr3口面平行地面放置；如果遮挡的是垂直栅网，将接收喇叭Pr3口面垂直地面放置。适当左右调整未被遮挡的栅网观察DH926AD型数据采集仪表头指示，使表头指示取得原指示附近的最大值，此时，将栅网下支柱的拨棍螺钉旋紧，并记录下DH926AD型数据采集仪表头指示。此后，将全吸收板从水平（或垂直）栅网前取下，将其挂在另一个栅网——垂直（或水平）栅网前，将其遮挡，接收喇叭Pr3口面放置同上。适当左右调整未被遮挡的栅网观察DH926AD型数据采集仪表头指示，使表头指示取得原指示附近的最大值，对比此时的最大值和您之前记录的DH926AD型数据采集仪表头指示值，若不相同，适当改变辐射喇叭Pr0的角度。然后，重复以上字体加粗的步骤。最终的结果是要使得此时的最大值和您之前记录的DH926AD型数据采集仪表头指示值相同，调整好后，旋紧栅网下支柱的拨棍螺钉。接着，取下全吸收板，旋转接收喇叭Pr3口面，使其分别处于与地面水平、垂直状态，观察数据采集仪表头指示，应使两个指示值基本相同，才能满足圆极化波|E∥|=|E⊥|的要求。若两次表头指示不同，适当调整辐射喇叭Pr0的角度，务必使两个指示值基本相同，方能实现圆极化的幅度相等要求。最后，改变Pr2水平（或垂直）栅网位置，使接收喇叭Pr3接收的波具有|Eα|=|E∥|=|E⊥|，此时，旋转接收喇叭Pr3到任意角度，DH926AD型数据采集仪表头指示值基本相同，从而实现了E∥与E⊥两个波的相位差为±90°，得到圆极化波。

在适当调整Pr2水平（或垂直）栅网位置后，点击“开始采集”按钮，选择“开始新的采集”按钮，顺时针或逆时针（但只能沿一个方向）匀速转动接收喇叭Pr3，在显示屏上通过采集的图形观察接收喇叭Pr3在任意角度时的幅度变化，若差别很大，需要重新调整Pr2水平（或垂直）栅网位置，然后重新开始采集工作，直到采集的图形幅度变化不明显为止，此时，得到圆极化波。

实验结果及分析

记录实验测得数据，观察极化波的产生与检测

脉冲通道选：通道3。

两次垂直（或水平）栅网前的最大值都在3.8V附近

第一次实验结果：波动比较大，存在严重的误差！但实验准备工作都正确。错误原因不明。

第二次，多测了几个周期的，结果仍然不对，经老师检测，可能仪器线路问题

其他组的理想实验结果

实验分析

两个相位相差90度,振幅相等,空间上正交的线极化波可合成一个圆极化波,反之亦成立.

由图可以看出，此合成波为圆极化波，在空间各点的幅值相等。但是由于各种不定因数的影响实验所得数据存在一定误差:

1．仪器误差：发射天线和接收天线不能调到绝对的水平和垂直，因此也得不到绝对的水平极化波和垂直极化波；反射金属板不是绝对的平面，也影响入射角和反射角的大小。

2．人为操作误差：操作仪器时，读数时都会存在一定误差

3．周围仪器发射电磁波影响误差：影响电流表示数，也就影响电流极大是的反射角大小。

由于误差较小，在允许范围

4、要保持匀速转动，才能有比较理想的结果。

实验心得体会

通过本次试验,我了解极化波的产生与检测方法, 两个相位相差90度,振幅相等,空间上正交的线极化波可合成一个圆极化波,.

但本次试验不是很成功,也不知道错误原因,经老师排查错误之后,还不能得到理想的实验结果.分析原因,可能是产生的圆极化波空间上不对称,因为我测得两次垂直（或水平）栅网前的最大值都在3.8V附近,其他线路连接均正常,而且,在转动晶体臂的时候,产生晃动也会影响实验结果,同时,不匀速转动也会带来实验误差.

在今后的学习中,要注重理论与实际的联系,因为我们的知识终究要运用的到实际中去,真正的学以致用.通过一些小的实验,可以巩固学过的知识,通过讨论和查阅资料,既增长了见识,又积累的经验.这样的设计,增强了我们的学习兴趣与学习能力.学习过程中,要注重细节,夯实基础,善于总结和发现,培养独立思考和团队合作的能力.要不断积累和总结,为今后的学习和工作打下良好的基础.

第二篇：电磁场与电磁波实验报告 2

电磁场与电磁波实验报告

                          

实验一  电磁场参量的测量

一、实验目的

1、在学习均匀平面电磁波特性的基础上，观察电磁波传播特性互相垂直。

2、熟悉并利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长，并确定电磁波的相位常数和波速。

二、实验原理

两束等幅、同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内从相同（或相反）方向传播时，由于初始相位不同发生干涉现象，在传播路径上可形成驻波场分布。本实验正是利用相干波原理，通过测定驻波场节点的分布，求得自由空间内电磁波波长的值，再由 ，               

       得到电磁波的主要参量：和等。

       本实验采取了如下的实验装置

      

设入射波为，当入射波以入射角向介质板斜投射时，则在分界面上产生反射波和折射波。设介质板的反射系数为R，由空气进入介质板的折射系数为，由介质板进入空气的折射系数为，另外，可动板和固定板都是金属板，其电场反射系数都为-1。在一次近似的条件下，接收喇叭处的相干波分别为，

          

       这里  ；；

其中。

又因为为定值，则随可动板位移而变化。当移动值，使有零指示输出时，必有与反相。故可采用改变的位置，使输出最大或零指示重复出现。从而测出电磁波的波长和相位常数。下面用数学式来表达测定波长的关系式。

    在处的相干波合成为

                      

或写成                          （1-2）

式中

    为了测量准确，一般采用零指示法，即             

或      ，n=0,1,2......    

这里n表示相干波合成驻波场的波节点（）数。同时，除n=0以外的n值，又表示相干波合成驻波的半波长数。故把n=0时驻波节点为参考节点的位置

又因                                           （1-3）

故             

或                                           (1-4)

    由（1-4）式可知，只要确定驻波节点位置及波节数，就可以确定波长的值。当n=0的节点处作为第一个波节点，对其他N值则有：

n=1，  ,对应第二个波节点，或第一个半波长数。

 n=1， ,对应第三个波节点，或第二个半波长数。

…

    n=n，    ,对应第n+1个波节点，或第n个半波长数。

    把以上各式相加，取波长的平均值得

                       

                                                     （1-5）

代入得到电磁波的参量等值。

三、实验步骤

（1）    整体机械调整：调整发射喇叭，接收喇叭，使其处于同种极化状态。

（2）    安装反射板，半透射板：注意反射板轴向成90度角，半透射板轴向与轴向成45度角，并注意反射板的法向分别与轴向重合。

（3）    将所有调整到位部分用螺钉锁紧，调整发射端的衰减器以控制信号电平，使表头指示为80。

（4）    旋转游标使可移动反射板的起始位置在最右侧（或最左侧），用旋转手柄移动使所有节点位置处，表头指示都为0.此时说明整个系统调整到位。

（5）    测量：用旋转手柄使反射板移动，从表头上测出n+1个零点，同时从读数机构上得到所有节点位置，并记录。

（6）    连续测量3次，用公式（1-5）计算波长，并将3次波长求平均值，取3或4即可。

（7）    用所测波长计算值。

四、实验数据

五、实验结果整理，误差分析

；

误差=

误差分析：原因可能有：

⑴ 系统误差。由某些固定不变的因素引起的。在相同条件下进行多次测量，其误差数值的大小和正负保持恒定，或误差随条件改变按一定规律变化。

⑵ 随机误差 由某些不易控制的因素造成的。在相同条件下作多次测量，其误差数值和符号是不确定的，即时大时小，时正时负，无固定大小和偏向。随机误差服从统计规律，其误差与测量次数有关。随着测量次数的增加，平均值的随机误差可以减小，但不会消除。

例如：微安表读数存在一定的误差；装置摆放多靠目测，难以保证垂直、对准、水平等条件严格满足，如两个喇叭口不水平；

　　⑶ 粗大误差 与实际明显不符的误差，主要是由于实验人员粗心大意，如读数错误，记录错误或操作失败所致。这类误差往往与正常值相差很大，应在整理数据时依据常用的准则加以剔除。

减小误差：

　　（1）选定合适的实验仪器。工欲善其事，必先利其器，需要仔细考虑。

　　（2）严格按照实验步骤、方法操作。

　　（3）熟练掌握各种测量器具的使用方法，准确读数。

　　（4）创新，直接改进测量方法

六、思考题

用相干波测电磁波波长时，如图若介质板放置位置转90度，将出现什么现象？这时能否测准？为什么？

答：原测量方法时 Er1= -Rn Tn0 TnEie-iφ1

                 Er2= -Rn Tn0 TnEie-iφ2   

      转后          Er1= -Rn Eie-iφ1      

                 Er2= -Rn Tn0 TnEie-iφ2

      这将使得由Tn0 Tn所产生的幅度 相位变化也计入两相的和中，因此很可能无法产生明显的驻波分布。因此不能准确测量λ值。

      

七、心得体会

本实验初步研究学习了电磁波基本参量的测量方法，从直观上得到了电磁波作为一种非机械波但仍具备波的基本特性的结论。

本次实验进行得较为顺利，期间得到的结果也比较理想。我和我的搭档在进行第一次实验就得到了理想的结果，误差在十分微小，这主要是我们开始调节装置时就非常到位，就像老师在课上所说的“欲速则不达”的道理。

这次实验是第一次做电磁场与电磁波实验，在熟悉了电磁波参量的测量手段和仪器的使用方法的基础上，从很多方面学习和加深了对理论知识的理解。

实验二  均匀无耗媒质参量的测量

一、实验目的

（1）    应用相干波节点位移法，来研究均匀无损耗媒质参量的测试。

（2）    了解均匀无损耗媒质中电磁波参量与自由空间内电磁波参量的差别。

（3）    熟悉均匀无损耗媒质分界面对电磁波的反射和折射的特性。

二、实验原理

媒质参量一般应包括介电常数和磁导率两个量。它们由媒质方程来表征。要确定，，总是要和E，H联系在一起，对于损耗媒质来说，而且与频率有关。本实验仅对均匀无损耗电介质的介电常数进行讨论（），最终以测定相对介电常数来了解媒质的特性和参量。

用相干波原理和测驻波节点的方法可以确定自由空间内电磁波参量。对于具有（）的均匀无耗媒质，无法直接测得媒质中的值，不能得到媒质参量值。但是我们利用类似相干波原理装置如图所示

在前，根据对板放置前后引起驻波节点位置变化的方法，测得相对变化值，进而测得媒质的值。首先固定，移动使出现零指示，此时的位置在处，由于板的引入使得指示不再为零。

我们把喇叭辐射的电磁波近似地看作平面波。设接收喇叭处的平面波表达式为

                                         

       由于处存在厚为的媒质板（非磁性材料的媒质）使处的之间具有相位差（因）。

                                                

                                                

这里相当于板不存在时，相应距离所引起的相位滞后，因此得到时媒质板内总的相位滞后值为

                                                             （2-1）

为了再次使实现相干波零指示接收，必须把连同板向前推进，造成一个相位增量，其值是

                                                                         （2-2）

从而补偿了板的相位滞后，使整理上述式子得

                                                                                       （2-3）

                                                                           （2-4）

                                                                        （2-5）

                                                                           （2-6）

根据测得的值，还可以确定该媒质与空气分界面上的反射系数和折射系数R，T。当平面波垂直投射到空气与媒质分界面时，利用边界条件得

                                                                          （2-7）

                                                                          （2-8）

当平面电磁波由媒质向自由空间垂直投射时，相应的反射系数和折射系数为

                                                              （2-9）

                                                       （2-10）

由表达式可看出，当测出的值时，也可确定相应材料的的值。

三、实验步骤

（1）    整体机械调整，并测出板的平均厚度

（2）    根据图安装反射板、透射板，固定移动、使表头指示为零，记下处L的位置。

（3）    将具有厚度为待测介质板放在，必须紧贴，同时注意在放进板之后，仍处于波节点L的位置。此时指示不再为零。

（4）    将和共同移动，使由L移到L’处时再次零指示，得到。

（5）    计算、、,v、R、T的值。

四、实验数据

五、数据处理、误差分析

（1）由上次试验，

（2）误差分析：实验存在一定的误差，原因分析：

1.实验中实验台一起摆放可能达不到严格的标准要求；

2.游标卡尺读数存在误差；

3.仪器精度没有达到要求；

介质的相对介电常数的测量误差：

1.  介质板的厚度不均，导致测出了d有误差。造成实验的误差。

2.  电表的灵敏度造成实验误差。

3.  两个喇叭口不水平

4.  读数时存在读数误差

六、思考题

本实验内容用 μr=1,测试均匀无损耗媒质值。可否测μr≠1的磁介质？试说明原因。

答：本实验的方法不可以。因为本实验的所有推导公式均假设μr＝1，才能满足非磁性介质材料，，因此不可。若μr≠1，会影响电磁场的原有分布，则需要确定μr＝μ/μ0，方法更为复杂，无法测得正确的结果。

七、心得体会

本次实验我学习研究了测量均匀无损耗媒质参量的基本方法，更进一步巩固了理论课学习的知识。并且学到了利用间接法测量均匀无损耗媒质参量的方法，加深了对此的认识和理解，熟悉了均匀无损耗媒质分界面对电磁波的反射和折射的特性。

由于这次实验是建立在前一次的基础上，而第一次实验误差比较小，为这次实验打下了很好的基础，熟悉了游标卡尺的使用，总体来说依然比较简单，唯一需要注意的地方就是测量厚度的时候，把介质板夹在装置上的时候，要注意四周夹紧，不要出现缝隙，否则会出现较大的误差。

实验三  电磁波反射、折射的研究

一、实验目的

（1）    研究电磁波在良好导体表面的反射。

（2）    研究电磁波在良好介质表面的反射和折射。

（3）    研究电磁波发生全反射和全折射的条件。

二、实验原理

1、电磁波斜入射到两种不同媒质分界面上的反射和折射

均匀平面波斜入射到两种不同媒质的分界面上发生反射和折射，以平行极化波为例:

(1)反射定律：                                         （3-1）

(2)折射定律：                             （3-2）

2、平行极化波入射到两种媒质分界面上发生全折射（无反射）的条件

平行极化波在两种媒质分界面上的反射系数分别为：

                        （3-3）

                （3-4）

平行极化波斜入射时发生全反射，即=0，由上式应有
                                 （3-5）                                  

可以解出全折射时的入射角
                                （3-6）

 称为布儒斯特角，它表示在全折射时的入射角。

平行极化波斜入射到厚度为d的介质板上，如下图所示：

当时，入射波在第一个界面上发生全折射，折射波入射在第二个界面上，仍然满足条件发生全折射，在介质板后面就可以接收到全部的入射信号。

1、垂直极化波不可能产生全折射（无反射）

垂直极化波入射到两种媒质的分界面上，反射系数和分别为：

                                     （3-7）                                         

                                    （3-8）

对于一般媒质，，可以证明，垂直极化波无论是从光疏媒质射入光密媒质，还是从光密媒质射入光疏媒质，总有：

，即

所以不可能发生全折射。

沿任意方向极化的平面电磁波，以入射到两种媒质的分界面上时反射波中只有垂直极化波分量，利用这种方法可以产生垂直极化波。

4、 电磁波入射到良导体表面的反射

对于良导体，, 所以

所以：在良导体表面上斜投射的电磁波，其反射场等于入射场，反射角等于入射角。

三、实验步骤

（1）    调试实验装置：首先使两个喇叭天线互相对正，他们的轴线应在一条直线上。具体方法如下：旋转工作平台使刻线与固定臂上的指针对正，再转动活动臂使活动臂上的指针对正工作平台上的刻线，然后锁定活动臂。打开固态信号源上的开关，连接在接收喇叭天线上的微安表将有指示，分别调整发射喇叭天线和接收喇叭天线的方向，使微安表的指示最大，这时发射天线与接收天线互相对正。

（2）    测试电磁波入射到良导体表面的反射特性

首先不加反射板，使发射天线与接收天线互相对正，调整固态信号源，测出入射波电场（可使微安表指示80）。然后把良导体反射板放在转台上，使导体板平面对准转台上的刻线，这时转台上的刻线与导体板的法线方向一致。改变入射角，测在反射角时的反射波场强（仍用微安表指示的电流表示），最后可把接收天线转到导体板后（刻线处），观察有无折射波。

（3）    平行极化波斜入射到介质板上的全折射实验

把发射天线和接收天线都转到平行极化波工作状态。首先，测量入射波电场。然后把玻璃板放在转台上，使玻璃板平面对准转台上的90度刻线。转动转台改变入射角，使，同时得到斜投射时，反射波场强为零的入射角，这时，把测量数据填入表中。

把发射天线和接收天线都转到垂直极化波工作状态，重复上述实验，观察有无全折射现象。

把发射天线喇叭转到任意方向，使入射角，在反射波方向分别测量水平极化波和垂直极化波，记录实验结果，把测量的数据填入表中。

四、实验数据

（1）       电磁波入射到良导体表面的反射特性数据

（2）       A、 平行极化波的全折射现象

B、发射天线喇叭在任意方向（如）

五、数据处理、误差分析

由数据（1）可以看出：良导体表面上投射的电磁波满足反射定律。在一定范围内，反射场基本上等于入射场。

由（2）中

A、      发射天线和接收天线都在平行极化波工作状态

可以看出：平行极化波以入射到两种媒质分界面上，会发生全折射，无反射场。  

B、      发射天线喇叭在任意方向（如）

可以看出：沿任意方向极化的平面电磁波入射到两种媒质的分界面上时，反射波只有垂直极化波分量，无水平极化波分量，利用这种方法可以产生垂直极化波。

误差分析：

1.发射喇叭和接收喇叭无法严格控制一条轴线上，存在一定的角度偏移。

2.读数的误差：如微安表和分度盘读数。

3.周围环境因素会影响到本次实验结果的精度，如微小的震动以及光线的干扰都会引起实验的误差，影响精度。

六、思考题

在介质板表面，斜投射垂直极化波时能否发生全折射（即无反射），为什么？

答：不能发生全折射。

由垂直极化波的反射系数 使分母为0，则： 所以只有当ε1＝ε2时才成立，所以不可以。

综上：垂直极化波不能发生全折射。

七、心得体会

本次实验我研究了电磁波在良好导体表面的反射，掌握了电磁波发生全反射和全折射的条件，进一步的巩固了理论知识的记忆和理解。本次实验进一步的巩固了实验仪器的操作方法。

总体来说，作为第一次有机会做电磁场与电磁波的实验的我们来说我们很幸运，意味着我们可以更好结合实际学习理论知识，学的更轻松，更快，接受的也更快。虽然只有一个下午，大家都很珍惜这次机会。我也不例外。去实验室看到实验仪器，和想象的有点不一样。构造比较简单。实验也比较简单。在老师讲解过后就开始了这次的实验。实验原理清晰，实验步骤明确，实验中没有出现大问题。很快就得到了实验数据。之后就是数据分析了，过程很简单，结果也很明显。电磁场与电磁波是通信专业的重点课程之一，本次试验设计的仪器精度系数比较高，而且仪器之间电磁波干扰不可避免，所以造成此次试验误差偏大， 但通过这次实验我们通过实验的方法验证了一系列公式定理，将书本上偏理论的东西。