电磁场与电磁波空间传播
特性测量实验
--迈克尔逊干涉实验
--极化实验
实验四迈克尔逊干涉实验
一、实验目的
掌握平面波长的测量方法
二、实验原理
迈克尔逊干涉实验的基本原理如图，在平面波前进的方向上放置成45度的半透射板。
由于该板的作用，将平面波分成两束波，一束向A方向传播，另一束向B方向传播。由于A、B处全反射板的作用两列波就再次回到半透射板并到达接收喇叭处。于是接收喇叭接受到两束同频率、振动方向一致的波。如果这两列波的相位差是2Л的整数倍，则干涉加强，若两列波的相位差是Л的奇数倍，则干涉减弱。因此在A处放一个固定板，让B处的反射板移动。当表头指示从一次极小变成另一次极小时，则B处的反射板就移动了λ
/2的距离。根据这个距离就可以求的平面波长。
三、实验设备
s426型分光仪
四、实验内容和步骤
自由空间电磁波波长的测量
（1）整机进行调整，发射天线和接收天线轴线在同一水平线上。
（2）开机预热后，调整可变衰减器，使接收端接收机表头接近合适的刻度，并接近满偏。
（3）安装反射板，透射板，组成迈克尔逊干涉仪，透射板成45度方向。
（4）将AB反射板法线方向垂直。
（5）固定A反射板，将B板利用手柄移动到标尺的一端，固定好。
（6）利用两点法进行测量，记录实验数据
（7）根据测得的波长数值，计算传播常数
k=2
/
=200.48
五、思考题
测量波长时，介质板位置如果旋转90°，将出现什么现象；能否准确测量波长？为什么？
答：旋转后，出现极小值点的B板位置右移。
不能准确测量波长，因为这样更容易受到外界的影响。
实验五 极化实验
一、实验目的
1、培养综合型设计电磁波实验方案的能力
2、验证电磁波的马吕斯定律
二、实验原理
平面电磁波是横波，他的电场强度矢量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天固定的直线变化，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sin2?的关系。这就是光学中的马吕斯定律：
.
DH926B型微波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；在旋转短波导的轴承环的90度范围内，每隔5度有一刻度，所以接收喇叭的转角可以由此读到。
三、实验设备
S426型分光仪
四、实验内容及步骤
利用s426型分光仪验证电磁波马吕斯定律。
(1)将分光仪两喇叭口面互相平行，其轴线在一条直线上
(2)调节一边喇叭口度数，每10度纪录一次电流值
五、实验数据
由数据可以看出，理论值与实际值基本一致，误差在允许范围内，由于实验室中干扰比较多，有多台仪器同时测量，所以数据数值较小时误差会比较大。
六、思考题
（1）垂直极化波能否发生全折射？
答：对于垂直极化波，由于反射系数无法取到零，所以垂直极化波不能发生全折射。
（2）本实验中，水平极化和垂直极化可以调节吗？
答：可以调节。旋转发射喇叭口90度，即可得到平行极化波。
（3）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：验证全折射实验方案
先旋转发射喇叭口，得到平行极化波，调整接受喇叭口，使其相一致；然后在平台中央放上玻璃板，调整入射角度，测量发射波电场强度，读出读数机构的读数，如果为零，则说明发生了全折射。
实验总结：
通过本次实验进一步理解了电磁波的马吕斯定律，掌握平面波长的测量方法。本次实验总体比较顺利，一个小时左右就完成了两个实验，因为在前面多次实验中我们已熟悉了实验器材，所以做起来比较得心应手。在以后实验中我们会更加坚持认真细心的对待实验，希望我们能在每一次实验中都得到进步。
第二篇：电磁场电磁波 实验报告模板
电磁场与电磁波实验指导书
目 录
实验一 电磁波反射实验………………………………………………3
实验二 单缝衍射实验…………………………………………………5
实验三 双缝干涉实验…………………………………………………7
实验四 迈克尔逊干涉实验……………………………………………9
实验五 偏振实验…………………………………………………… 11
实验一 电磁波反射实验
一、实验目的
1、熟悉S426型分光仪的使用方法
2、掌握分光仪验证电磁波反射定律的方法
二、预习内容
电磁波的反射定律
三、实验设备与仪器
S426型分光仪
四、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，我们用一块大的金属板作为障碍物，测量当电波以某一入射角投射到此金属板上的反射角，验证电磁波的反射定律。
五、实验内容与步骤
1、熟悉分光仪的结构和调整方法
2、连接仪器，调整系统
如图1所示，仪器连接时，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900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（与支座上刻线对齐）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。
3、测量入射角和反射角
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某一对刻线一致。而把带支座的金属反射板放到小平台上时，应使圆盘上的这对与金属板平面一致的刻线与小平台上相应900刻度的一对刻线一致。这时小平台上的00刻度就与金属板的法线方向一致。
转动小平台，使固定臂指针指在某一角度处，这角度读数就是入射角，然后转动活动臂在表头上找到一最大指示，此时活动臂上的指针所指的刻度就是反射角。
图1 反射实验仪器的布置
六、实验报告
记录实验测得数据，验证电磁波的反射定律。
实验二 单缝衍射实验
一、实验目的
掌握电磁波的单缝衍射时衍射角对衍射波强度的影响
二、预习内容
电磁波单缝衍射现象
三、实验设备
S426型分光仪
四、实验原理 
当一平面波入射到一宽度和波长可比拟的狭缝时， a
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
，其中λ是波长，a是 图2－1 单缝衍射
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：
(如图2－1所示)
五、实验内容与步骤
如图2－2所示，仪器连接时，预先接需要调整单缝衍射板的缝宽，当该板放到支座上时，应使狭缝平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致，此刻线应与工作平台上的900刻度的一对线一致。转动小平台使固定臂的指针在小平台的1800处，此时小平台的00就是狭缝平面的法线方向。这时调整信号电平使表头指示接近满度。然后从衍射角00开始，在单缝的两侧使衍射角每改变10读取一次表头读数，并记录下来。
图2－2 单缝衍射实验仪器的布置
六、实验报告
记录实验测得数据，画出单缝衍射强度与衍射角的关系曲线，根据微波波长和缝宽算出一级极小和一级极大的衍射角，与实验曲线上求得的一级极小和极大的衍射角进行比较。
实验三 双缝干涉实验
一、实验目的
掌握来自双缝的两束中央衍射波相互干涉的影响
二、预习内容
电磁波双缝干涉现象
三、实验设备
S426型分光仪
四、实验原理 a
当一平面波垂直入射到一金属板的两条狭线，
则每一条狭键就是次级波波源。由两缝发出的次级 b
波是相干波，因此在金属板的背后面空间中，将产
生干涉现象。当然，光通过每个缝也有衍射现象。
因此实验将是衍射和干涉两者结合的结果。为了只
研究主要是由于来自双缝的两束中央衍射波相互干
涉的结果，令双缝的缝宽a接近λ，例如：λ=32mm， a
a=40mm，这时单缝的一级极小接近530。因此取较大的 图3－1 双缝干涉
b，则干涉强度受缝衍射的影响小，当b较小时，干涉强度受单缝衍射影响大（如图3－1所示）。
干涉加强的角度为：
，式中K=l、2、……；
干涉减弱的角度为：
式中K=l、2、……。
五、实验内容与步骤
如图3－2所示，仪器连接时，预先接需要调整双缝缝衍射板的缝宽，当该板放到支座上时，应使狭缝平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻线一致，此刻线应与工作平台上的900刻度的一对线一致。转动小平台使固定臂的指针在小平台的1800处，此时小平台的00就是狭缝平面的法线方向。这时调整信号电平使表头指示接近满度。然后从衍射角00开始，在双缝的两侧使衍射角每改变10读取一次表头读数，并记录下来。
由于衍射板横向尺寸小，所以当b取得较大时，为了避免接收喇叭直接收到发射喇叭的发射波或通过板的边缘过来的波，活动臂的转动角度应小些。
图3－2 双缝干涉实验仪器的布置
六、实验报告
记录实验测得数据，验证干涉加强和干涉减弱时的角度特点。
实验四 迈克尔逊干涉实验
一、实验目的
掌握平面波长的测量方法
二、预习内容
迈克尔逊干涉现象
三、实验设备
S426型分光仪
四、实验原理
迈克尔逊干涉实验的基本原理见图4－1，在平面波前进的方向上放置成450的半透射板。
由于该板的作用，将入射波分成两束波，一束向A方向传播，另一束向B方向传播。由于A、B处全反射板的作用，两列波就再次回到半透射板并到达接收喇叭处。于是接收喇叭收到两束同频率，振动方向一致的两个波。如果这两个波的位相差为2π的整数倍。则干涉加强；当位相差为π的奇数倍则干涉减弱。因此在A处放一固定板，让B处的反射板移动，当表头指示从一次极小变到又一次极小时，则 B处的反射板就移动λ／2的距离．因此有这个距离就可求得平面波的波长。
A(固定反射板)
发射喇叭
B(可移反射板)
接收喇叭
图4－1 迈克尔逊干涉实验原理
五、实验内容及步骤
如图4－2所示，使两喇叭口面互成900。半透射板与两喇叭轴线互成450，将读数机构通过它本身上带有的两个螺钉旋入底座上，使其固定在底座上，再插上反射扳，使固定反射板的法线与接受喇叭的轴线一致，可移反射板的法钱与发射喇叭轴线一致。实验时。将可移反射板移到读致机构的一端，在此附近测出一个极小的位置，然后旋转读数机构上的手柄使反射扳移动，从表头上测出（n＋1）个极小值，并同时从读数机构上得到相应的位移读数，从而求得可移反射板的移动距离L。则波长
。
图4－2 迈克尔逊干涉实验仪器的布置
六、实验报告
记录实验测得数据，计算平面波波长。
实验五 偏振实验
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律
二、预习内容
线极化波的相关概念和电磁波的马吕斯定律
三、实验设备
S426型分光仪
四、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
的关系。这就是光学中的马吕斯定律：
，式中I为偏振光的强度，φ是I与I0间的夹角。
五、实验内容及步骤
1、设计利用S426型分光仪验证电磁波马吕斯定律的方案；
2、根据设计的方案，布置仪器，验证电磁波的马吕斯定律。
六、实验报告
写出设计的方案，记录测量的数据，验证马吕斯定律。