电磁场与电磁波实验报告-
电磁场与电磁波实验报告
电磁场与电磁波实验报告电磁场与电磁波实验报告引言：电磁场和电磁波是物理学中非常重要的概念。
电磁场是由电荷产生的一种物理场，它的存在和变化会影响周围空间中的其他电荷。
而电磁波则是电磁场的一种传播形式，它以电磁场的振荡和传播为基础，具有波动性质。
本次实验旨在通过实际操作和测量，深入了解电磁场和电磁波的特性。
实验一：测量电磁场强度在实验一中，我们使用了一个电磁场强度计来测量不同位置的电磁场强度。
首先，我们将电磁场强度计放置在一个固定的位置，记录下此时的电磁场强度。
然后，我们将电磁场强度计移动到其他位置，重复测量过程。
通过这些数据，我们可以得出不同位置的电磁场强度的分布情况。
实验结果显示，电磁场强度随着距离的增加而逐渐减弱。
这符合电磁场的特性，即电荷产生的电磁场在空间中以一定的规律传播，而传播的强度会随着距离的增加而减弱。
这一实验结果验证了电磁场的存在和变化对周围环境的影响。
实验二：测量电磁波频率和波长在实验二中，我们使用了一个频率计和一个波长计来测量电磁波的频率和波长。
首先，我们将频率计和波长计设置好，并将它们与电磁波源连接。
然后，我们观察频率计和波长计的测量结果，并记录下来。
通过这些数据，我们可以得出电磁波的频率和波长的数值。
实验结果显示，不同频率的电磁波具有不同的波长。
频率越高的电磁波，波长越短；频率越低的电磁波，波长越长。
这符合电磁波的特性，即电磁波的振荡频率和波长之间存在一定的关系。
这一实验结果验证了电磁波的波动性质，以及频率和波长之间的关系。
实验三：观察电磁波的干涉和衍射现象在实验三中，我们使用了一块光栅和一个狭缝装置来观察电磁波的干涉和衍射现象。
首先，我们将光栅放置在光源前方，并调整光源的位置和光栅的角度。
然后，我们观察到在光栅后方的屏幕上出现了一系列明暗相间的条纹。
这些条纹是由电磁波的干涉和衍射效应引起的。
实验结果显示，当电磁波通过光栅时，会发生干涉和衍射现象。
干涉现象表现为明暗相间的条纹，而衍射现象表现为条纹的扩散和交替。
电磁场与电磁波实验报告(一)2024
电磁场与电磁波实验报告（一）引言概述：电磁场与电磁波是近代物理学中的重要概念，对于理解电磁现象和应用电磁技术具有重要意义。
本实验报告旨在通过实验来探究电磁场和电磁波的基本特性，并深入了解其在不同情境下的行为和应用。
一、电磁场的产生与性质1. 静电场与磁场的产生机制2. 静电场与磁场的区别与联系3. 电磁场的力线分布与场强的概念4. 高斯定律与安培定律的应用5. 电磁场的矢量表示及其运算规则二、电磁辐射和电磁波的特性1. 辐射的概念与特点2. 电磁波的定义和分类3. 电磁波的传播速度和能量传播方式4. 电磁波的频率和波长关系5. 电磁波与物质的作用及与光的关系三、电磁波的实验测量1. 等幅比波法测量电磁波的速度2. 利用扩散法测量电磁波的波长3. 利用光栅光谱仪测量电磁波的频率和波长4. 利用双缝干涉测量电磁波的波长5. 利用驻波法测量电磁波的频率四、电磁波在通信中的应用1. 电磁波在无线通信中的传输原理2. 电磁波的调制与解调技术3. 电磁波的天线和传输介质选择4. 电磁波在卫星通信中的应用5. 电磁波在无线电和电视广播中的应用五、电磁波对人体健康的影响1. 电磁波对人体的生物效应与健康风险2. 电磁辐射的安全标准与防护措施3. 电磁波辐射源的评估与监测4. 电磁波辐射对儿童和孕妇的影响5. 电磁波辐射与癌症的关系研究总结：通过本实验的开展，我们深入了解了电磁场和电磁波的产生机制和特性，探讨了其在实验测量、通信技术和健康影响等方面的应用。
电磁场与电磁波作为现代科技中的基础理论和技术手段，对于推动科学技术发展和提高人们的生活水平具有重要意义。
在未来的研究中，我们将继续深入探索电磁场和电磁波的更多应用和相关问题，为推动科学进步和提高人类福祉做出贡献。
最新电磁场与电磁波实验报告
最新电磁场与电磁波实验报告
在本次实验中，我们深入研究了电磁场与电磁波的基本特性，并进行了一系列的实验来验证理论和观测实际现象。
以下是实验的主要部分和观察结果的概述。
实验一：静电场的建立与测量
我们首先建立了一个简单的静电场，通过使用高压电源对两个相对的金属板进行充电。
通过改变电源的电压，我们观察到金属板上的电荷积累情况，并使用电位差计测量了电场强度。
实验数据显示，电场强度与电压成正比，这与库仑定律的预测一致。
实验二：电磁波的产生与传播
接下来，我们通过振荡电路产生了电磁波。
在一个封闭的微波腔中，我们使用电磁波发生器产生不同频率的电磁波，并通过特殊的探测器来测量波的传播特性。
实验结果表明，电磁波的传播速度在不同的介质中有所变化，这与介质的电磁特性有关。
实验三：电磁波的极化与干涉
在这部分实验中，我们研究了电磁波的极化现象。
通过使用不同极化的波前，我们观察到了波的干涉效应。
特别是在双缝干涉实验中，我们观察到了明显的干涉条纹，这证明了电磁波的波动性质。
实验四：电磁波的吸收与反射
最后，我们探讨了电磁波与物质相互作用的过程。
通过将电磁波照射在不同材料的样品上，我们测量了波的吸收和反射率。
实验发现，吸收和反射率与材料的电磁性质密切相关，并且可以通过改变波的频率来调整这些性质。
通过这些实验，我们不仅验证了电磁场与电磁波的基本理论，而且加深了对这些现象在实际应用中的理解。
这些实验结果对于无线通信、雷达技术以及其他相关领域的研究和开发具有重要的指导意义。
电磁场与电磁波实验报告
电磁场与电磁波实验报告09024126 张亦驰一．实验目的使用简单迭代法与超松弛迭代法求解电磁场金属槽边值问题二．实验步骤1.简单迭代法：源程序：#include<xxgc.h>main(){int i;double a[50][3][3];a[0][0][0]=a[0][1][0]=a[0][2][0]=25;a[0][0][1]=a[0][1][1]=a[0][2][1]=50;a[0][0][2]=a[0][1][2]=a[0][2][2]=75;for(i=0;i<50;i++){printf("a[%d][0][0]=%.3f,a[%d][1][0]=%.3f,a[%d][2][0]=%.3f\n",i,a[i][0][0],i,a[i][1][0],i,a[i ][2][0]);printf("a[%d][0][1]=%.3f,a[%d][1][1]=%.3f,a[%d][2][1]=%.3f\n",i,a[i][0][1],i,a[i][1][1],i,a[i ][2][1]);printf("a[%d][0][2]=%.3f,a[%d][1][2]=%.3f,a[%d][2][2]=%.3f\n\n",i,a[i][0][2],i,a[i][1][2],i,a[i][2][2]);getch();a[i+1][0][0]=0.25*(0+0+a[i][1][0]+a[i][0][1]);a[i+1][0][1]=0.25*(0+a[i][0][0]+a[i][1][1]+a[i][0][2]);a[i+1][0][2]=0.25*(0+a[i][0][1]+a[i][1][2]+100);a[i+1][1][0]=0.25*(a[i][0][0]+0+a[i][2][0]+a[i][1][1]);a[i+1][1][1]=0.25*(a[i][0][1]+a[i][1][0]+a[i][2][1]+a[i][1][2]);a[i+1][1][2]=0.25*(a[i][0][2]+a[i][1][1]+a[i][2][2]+100);a[i+1][2][0]=0.25*(a[i][1][0]+0+0+a[i][2][1]);a[i+1][2][1]=0.25*(a[i][1][1]+a[i][2][0]+0+a[i][2][2]);a[i+1][2][2]=0.25*(a[i][1][2]+a[i][2][1]+0+100);}getch();}实验结果如图2.超松弛迭代法源程序：#include<stdio.h>#include<math.h> #include<iostream> using namespace std;#define pi 3.1415926void Boundary_conditions_initialize(float Boundary_areas[5][5]) {for(int j=0;j<5;j++){ Boundary_areas[0][j]=0;Boundary_areas[4][j]=100; }for(int i=0;i<5;i++){Boundary_areas[i][0]=0;Boundary_areas[i][4]=0;j =100 Vj =0j =0}}void nodes_Field_region_Initialization(float Field_region[5][5]) {for(int i=1;i<4;i++){ for(int j=1;j<4;j++){Field_region[i][j]=0; }}}void Output_nodes_value (float all_nodes[5][5],int count){if(count==0){cout<<"场内各点的初始值为："<<'\n' ;}else{cout<<"迭代次数N="<< count<<'\n'<<"迭代最终结果为：" <<'\n'; }for(int i=4;i>=0;i--){ for(int j=0;j<5;j++){cout<<all_nodes[i][j]<<'\t'<<'\t';}cout<<'\n';}}void main(void){int a=4 ;int h=a/4;float areas[5][5] ;int N=0 ;const float e=0.00001;float Maxerror ;float a0=2/(1+sin(pi/4));Boundary_conditions_initialize(areas);nodes_Field_region_Initialization(areas);Output_nodes_value (areas,N) ;cout<<"加速因子a="<<a0<<'\n';do{ N=N+1 ;for(int i=1;i<4;i++){ for(int j=1;j<4;j++){ float areasK=areas[i][j];areas[i][j]=areas[i][j]+(a0/4)*(areas[i-1][j]+areas[i][j-1]+areas[i+1 ][j]+areas[i][j+1]-4*areas[i][j]);float error=fabs(areas[i][j]-areasK);if(i==1&&j==1){Maxerror=error; }else{if (Maxerror<error) Maxerror=error ;}}}} while(Maxerror>e) ;Output_nodes_value(areas,N);}。
电磁场与电磁波报告
一、电磁场与电磁波的应用人们对电磁理论的研究经过了漫长的过程。
早期磁现象曾被认为是与电现象独立无关的，电学和磁学是两门平行的学科。
电磁场现象的研究发现是从十六世纪下半叶英国人吉尔伯特实验展开的，在研究过程中它采用的方法比较原始，无法完全解释出电磁场的现象原理。
电磁场的近代研究要追溯到18 世纪，由法国物理学家库伦以及英国物理学家卡文迪许展开研究分析，他们的主要贡献是发明了用测量仪器对电磁场现象做定量的规律，从而促使电磁场的发展得到了质的飞越。
坚信自然力可以相互转化的奥斯特发现了电流磁效应，之后安培提出安培定则和分子电流假说。
受到奥斯特试验现象鼓舞的法拉第于1831年首次发现电磁感应现象，奠定了电磁学的基础。
在这之后，经典电磁学集大成者、英国天才物理学家麦克斯韦在法拉第的电磁研究基础上，进一步探讨了电与磁之间的互相影响作用关系，说明了电磁场的涵义，与此同时，他还总结分析除了电磁现象的规律，发表了位移电流的相关概念，并总结提出了麦克斯韦方程组，实现了物理史上的第二次综合。
现代电子技术如通讯、广播、电视、导航、雷达、遥感、测控、电子对抗、电子仪器和测量系统，都离不开电磁波的发射、控制、传播和接收；从家用电器、工业自动化到地质勘探，从电力、交通等工业、农业到医疗等国民经济领域，几乎全部涉及到电磁场理论的应用。
并且电磁学一直是新兴科学的孕育点。
电磁场在科学技术中的应用，主要有两类：一类是利用电磁场的变化将其他信号转换为电信号，进而达到转化信息或者自动控制的目的；另一类是利用电磁场对电荷或者电流的作用来控制其运动，使平衡、加速、偏转或转动，以达到预定的目的。
接下来将介绍电磁场的在人们生活中的应用的一种--磁悬浮列车。
电磁悬浮技术（electromagnetic levitation）简称EML技术。
它的主要原理是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流来实现对金属的悬浮体。
磁悬浮技术的系统，是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成，其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。
电磁场与电磁波实验报告
实验一 静电场仿真1．实验目的建立静电场中电场及电位空间分布的直观概念;2．实验仪器计算机一台3．基本原理当电荷的电荷量及其位置均不随时间变化时,电场也就不随时间变化,这种电场称为静电场;点电荷q 在无限大真空中产生的电场强度E 的数学表达式为204qE r r πε= r 是单位向量 1-1真空中点电荷产生的电位为04qr ϕπε= 1-2其中,电场强度是矢量,电位是标量,所以,无数点电荷产生的电场强度和电位是不一样的,电场强度为1221014ni n i i i q E E E E r r πε==+++=∑ i r 是单位向量1-3 电位为121014ni n i i q r ϕϕϕϕπε==+++=∑ 1-4 本章模拟的就是基本的电位图形;4．实验内容及步骤1 点电荷静电场仿真题目：真空中有一个点电荷-q,求其电场分布图;程序1:负点电荷电场示意图clearx,y=meshgrid-10:1.2:10;E0=8.85e-12;q=1.610^-19;r=;r=sqrtx.^2+y.^2+1.010^-10m=4piE0r;m1=4piE0r.^2;E=-q./m1.r;surfcx,y,E;负点电荷电势示意图clearx,y=meshgrid-10:1.2:10; E0=8.85e-12;q=1.610^-19;r=;r=sqrtx.^2+y.^2+1.010^-10m=4piE0r;m1=4piE0r.^2;z=-q./m1surfcx,y,z;xlabel'x','fontsize',16ylabel'y','fontsize',16title'负点电荷电势示意图','fontsize',10程序2clearq=2e-6;k=9e9;a=1.0;b=0;x=-4:0.16:4;y=x; X,Y=meshgridx,y;R1=sqrtX+1.^2+Y.^2+1.010^-10;R2=sqrtX-1.^2+Y.^2+1.010^-10;Z=qk1./R2-1./R1;ex,ey=gradient-Z;ae=sqrtex.^2+ey.^2;ex=ex./ae;ey=ey./ae; cv=linspaceminminZ,maxmaxZ,40; contourX,Y,Z,cv,'k-';hold onquiverX,Y,ex,ey,0.7;clearq=2e-6;k=9e9;a=1.0;b=0;x=-4:0.15:4;y=x; X,Y=meshgridx,y;R1=sqrtX+1.^2+Y.^2+1.010^-10;R2=sqrtX-1.^2+Y.^2+1.010^-10;U=qk1./R2-1./R1;ex,ey=gradient-U;ae=sqrtex.^2+ey.^2;ex=ex./ae;ey=ey./ae; cv=linspaceminminU,maxmaxU,40; surfcx,y,U;实验二恒定电场的仿真1．实验目的建立恒定电场中电场及电位空间分布的直观概念;2．实验仪器计算机一台3．基本原理电场的大小和方向均不随时间变化的场称为恒定电场,如直流导线,虽说电荷在导线内运动,但电场不随时间变化而变化,所以,直流导线形成的电场是恒定电场;对于恒定电场,我们可以假设其为静电场,假设有静止不动的分布在空间中的电量q产生了这一电场;通过一些边界条件等确定自己所需要的变量,然后用静电场的方法来求解问题;4．实验内容及步骤1高压直流电线表面的电场分布仿真题目：假设两条高压导线分别是正负电流,线间距2m,线直径0.04m,电流300A,两条线电压正负110kV,求表面电场分布;程序clearx,y=meshgrid -2:0.1:2; r1=sqrtx+1.^2+y.^2+0.14; r2=sqrtx -1.^2+y.^2+0.14; k=100/log1/0.02; E=k1./r1-1./r2; surfcx,y,E;xlabel'x','fontsize',16 ylabel'y','fontsize',16 title'E','fontsize',10 RR D=2m X Y P 图2-1高压直流电线示意图 R2 R1clearx,y=meshgrid-2:0.1:2;r1=sqrtx+1.^2+y.^2+0.14; r2=sqrtx-1.^2+y.^2+0.14; k=100/log1/0.02;m=log10r2./r1;U=km;surfcx,y,U;xlabel'x','fontsize',16 ylabel'y','fontsize',16title'U','fontsize',10实验三 恒定磁场的仿真1．实验目的建立恒定磁场中磁场空间分布的直观概念;2．实验仪器计算机一台3．基本原理磁场的大小和方向均不随时间变化的场,称为恒定磁场; 线电流i 产生的磁场为：024IdldB r μπ=说明了电流和磁场之间的关系,运动的电荷能够产生磁场;4．实验内容及步骤圆环电流周围引起的磁场分布仿真题目：一个半径为0.35的电流大小为1A 的圆环,求它的磁场分布;分析：求载流圆环周围的磁场分布,可以用毕奥—萨伐尔定律给出的数值积分公式进行计算：图3-1载流圆环示意图程序 clear x=-10:0.5:10; u0=4pi10^-7; R=0.35;I=1;B=u0IR.^2./2./R.^2+x.^2.^3/2; plotx,B;RrpxdB实验四电磁波的反射与折射1．实验目的1熟悉相关实验仪器的特性和使用方法2掌握电磁波在良好导体表面的反射规律2．实验仪器DH1211型3厘米信号源1台、可变衰减器、频率调节器、电流指示器、喇叭天线、金属导体板1块、支座一台;3．基本原理电磁波在传播过程中如遇到障碍物,必定要发生反射;当电磁波入射到良好导体近似认为理想导体平板上时将发生全反射;电磁波入射到良好导体近似认为理想导体平板时,分为垂直入射和以一定角度入射称为斜入射;如图4-1所示;入射线与分界面法线的夹角为入射角,反射线与分界面法线的夹角为反射角;垂直入射斜入射入射角0°、反射角0°入射角45°、反射角45°图4-1用一块金属板作为障碍物,测量当电波以某一入射角投射到此金属板上的反射角,验证电磁波的反射规律：1电磁波入射到良好导体近似认为理想导体平板上时将发生全反射; 2入射角等于反射角;4．实验内容及步骤1熟悉仪器的特性和使用方法 2连接仪器,调整系统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,这一角度的读数就是入射角,然后转动活动臂在表头上找到一个最大指示,此时活动臂上的指针所指的刻度就是反射角;支座 喇叭天线金属导体铝板频率调节器DH1121B 3厘米信号源可变衰减器电流指示器检波器活动臂。
电磁场与电磁波实验报告
电磁场与电磁波实验报告实验题目：电磁场与电磁波实验实验目的：1.了解电磁场的产生原理和特性。
2.理解电磁波的概念和基本特性。
3.掌握测量和分析不同电磁波的实验方法。
实验器材：1.U形磁铁2.电磁铁3.直流电源4.交流电源5.电磁感应器6.示波器7.微波源8.微波接收器9.光栅片10.各种电磁波滤波器实验原理：1.电磁场的产生：电流通过电线时，会在周围产生磁场。
在一对平行导线中，当电流方向相同时，导线之间的磁场是叠加的；当电流方向相反时，导线之间的磁场互相抵消。
2.电磁场的特性：电磁场具有两种性质，即不能长距离传播和具有作用力。
通过电磁感应现象，可以观察到电磁场的作用力。
3.电磁波的产生与传播：当电场和磁场变化时，会激发并产生电磁波。
电磁波可根据频率不同被分为不同波段，如：无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
实验步骤：实验1：观察电磁场的产生和作用1.将磁铁插入U形磁铁中，并将直流电源连接到U形磁铁的两端；2.在U形磁铁下方放置一根金属杆，并用电磁感应器在金属杆上方测量磁感应强度；3.开启直流电源，记录不同电流强度下的磁感应强度，并绘制电流与磁感应强度的图线；4.在磁铁两端放置一磁性物体，观察其受力情况。
实验2：测量电磁波的特性1.将微波源和微波接收器分别连接至交流电源和示波器；2.将微波源调至一定频率，并记录该频率；3.调整示波器至合适的量程和垂直偏置，观察示波器上的微波信号；4.更换不同频率和波长的电磁波，重复步骤3；5.将光栅片放置在微波源与接收器之间，观察光栅片的衍射效应。
实验结果与分析：实验1：观察电磁场的产生和作用根据实验数据，绘制出电流与磁感应强度的图线，可以观察到磁感应强度与电流之间呈现线性关系，并且磁性物体受到磁力的作用。
实验2：测量电磁波的特性根据实验数据，可以观察到不同频率和波长的电磁波在示波器上表现出不同的振动形态，频率越高，波长越短。
通过光栅片的衍射效应，可以观察到电磁波的波长。
电磁场与电磁波实验报告
第一章反射实验●实验原理当微波遇到金属板时将会发生全反射，本实Array验就是以一块金属板作为障碍物，来研究当微波以某一入射角投射到金属板时，所遵守的反射定律。
●实验报告●在误差允许范围内入射角等于反射角。
第二章 衍射实验●实验原理：如图所示，当一平面波入射到一宽度和波长可比拟的狭缝时，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ϕ=sin-1(λ/a)，其中λ是波长，a 是狭缝宽度。
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：ϕ=sin-1(3λ/2a)。
Ф—I 曲线图（标注极大值点）-20204060801001202468101214161820222426283032343638404244464850● 实验分析随着角度的增加，电流强度出现两个峰值，证明这是两个加强点。
第三章 干涉实验●实验原理如图所示，当一平面波垂直入射到一金属板的两条狭缝上，则每一条狭缝就是次级波波源。
由两缝发出的次级波是相干波，因此在金属板的背面空间中，将产生干涉现象。
当然，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。
为了只观察双缝的两束中央衍射波相互干涉的现象，令双缝的缝宽a 接近λ，λ=32mm ，a=40mm 。
这时单缝的一级极小接近53︒。
因此取较大的b ，则干涉强度受狭缝衍射的影响小，当b 较小时，干涉强度受狭缝衍射影响大。
干涉加强的角度为：ϕ=sin -1(K ⋅λ/(a+b))，式中K=1、2、…。
干涉减弱的角度为：ϕ=sin -1((2K+1)⋅λ/2(a+b))，式中K=1、2、…。
实验报告 ()Ф—I 曲线图（标注极大值点）-2020406080100012345678910111213141516171819202122232425● 实验分析由于光的干涉，随着角度的增加，出现了光的加强的区和减弱区。
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电磁场与电磁波实验报告-————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：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λ，并确定电磁波的相位常数β和波速υ。
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λ的值，再由 λπβ2=，βωλν==f得到电磁波的主要参量：β和ν等。
本实验采取了如下的实验装置设入射波为φj i i e E E -=0，当入射波以入射角1θ向介质板斜投射时，则在分界面上产生反射波r E 和折射波t E 。
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0T ，由介质板进入空气的折射系数为c T ，另外，可动板2r P 和固定板1r P 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1001Φ--=j i c r e E T RT E ，2002Φ--=j i c r e E T RT E这里 ()13112r r r L L L ββφ=+=；()()231322222L L L L L L r r r r βββφ=+∆+=+=；其中12L L L -=∆。
又因为1L 为定值，2L 则随可动板位移而变化。
当2r P 移动L ∆值，使3r P 有零指示输出时，必有1r E 与2r E 反相。
故可采用改变2r P 的位置，使3r P 输出最大或零指示重复出现。
从而测出电磁波的波长λ和相位常数β。
下面用数学式来表达测定波长的关系式。
在3r P 处的相干波合成为()210021φφj j i c r r r e e E T RT E E E --+-=+=或写成 ()⎪⎭⎫ ⎝⎛+-∆Φ-=200212cos 2φφj i c r eE T RT E （1-2）式中L ∆=-=∆Φβφφ221为了测量准确，一般采用3r P 零指示法，即02cos =∆φ或π)12(+=∆Φn ，n=0,1,2......这里n 表示相干波合成驻波场的波节点（0=r E ）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0=r E 驻波节点为参考节点的位置0L 又因L ∆⎪⎭⎫⎝⎛=∆λπφ22（1-3）故 ()L n ∆⎪⎭⎫⎝⎛=+λππ2212或 λ)12(4+=∆n L(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0L 作为第一个波节点，对其他N 值则有：n=1，()λ24401=-=∆L L L ,对应第二个波节点，或第一个半波长数。
n=1，()λ24412=-=∆L L L ,对应第三个波节点，或第二个半波长数。
…n=n ，()λ2441=-=∆-n n L L L ,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()nL L n 02-=λ（1-5）代入得到电磁波的参量νβλ,,等值。
三、 实验步骤（1） 整体机械调整：调整发射喇叭0r P ，接收喇叭3r P ，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21r r P P 与轴向成90度角，半透射板轴向与1r P 轴向成45度角，并注意反射板21r r P P 与的法向分别与03,r r P P 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3r P 表头指示为80。
（4） 旋转游标使可移动反射板2r P 的起始位置在最右侧（或最左侧），用旋转手柄移动2r P 使所有节点位置处，3r P 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n L L 到0，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νβ,值。
四、 实验数据试验次数n 1 2 3 4 微安表零指示（mm ）11.34226.45843.03958.692五、 实验结果整理，误差分析)(983.154458.26342.11692.58039.432mm =--+=λmm 966.31=λ；)(987.313787.9mm fcGHZf ===λ理论上 误差=%0657.0%100987.31966.31987.31≈⨯-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-iφ1Er2= -Rn Tn0 TnEie-iφ2转后Er1= -Rn Eie-iφ1Er2= -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r ε的测试。
（2） 了解均匀无损耗媒质中电磁波参量νβλ,,与自由空间内电磁波参量c ,,00βλ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ε和磁导率μ两个量。
它们由媒质方程H B E D με==和来表征。
要确定ε，μ，总是要和E ，H 联系在一起，对于损耗媒质来说，为复数，和με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ε进行讨论（1=r μ），最终以测定相对介电常数0εεε=r 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c ,,00βλ。
对于具有r ε（1=r μ）的均匀无耗媒质，无法直接测得媒质中的νβλ,,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2r P 前，根据对r ε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r ε的值。
首先固定1r P ，移动2r P 使3r P 出现零指示，此时2r P 的位置在3L 处，由于r ε板的引入使得3r P 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z j r r e E E β-=202由于2r P 处存在厚为δ的r ε媒质板（非磁性材料的媒质1=r μ）使3r P 处的21,r r E E 之间具有相位差（因幅度近似相等与板为无损耗，可认为21r r r E E ε）。
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()120'-=∆-∆=∆r εδβφφφε（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l l ∆⋅=∆⋅=∆22200βλπφ（2-2）从而补偿了板的相位滞后，使整理上述式子得 21⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+=δεl r （2-3）⎪⎭⎫⎝⎛∆+==δλελλl r 100（2-4）⎪⎭⎫⎝⎛∆+==δβλπβl 120（2-5）⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+==δενl ccr1（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rrR εεηηηηεεε+-=+-=11000（2-7）rT εηηηεεε+=+=12200 （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εεεεεεηηηη000011R R r r -=+-=+-=（2-9）εεεεεεηηη0000122T T r r r =+=+=（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r ε板的平均厚度δ（2） 根据图安装反射板、透射板，固定1r P 移动2r P 、使3r P 表头指示为零，记下3r P 处L 的位置。
（3） 将具有厚度为δ待测r ε介质板放在2r P ，必须紧贴r ε，同时注意在放进板r ε之后，2r P 仍处于波节点L 的位置。
此时指示3r P 不再为零。
（4） 将2r P 和r ε共同移动，使2r P 由L 移到L ’处时3r P 再次零指示，得到'L L L -=∆。
（5） 计算r ε、λ、β,v 、R 、T 的值。
四、 实验数据板的厚度（cm ） 0.6.00 0.5780.5780.588平均值δ（cm ） 0.586L0 L1 L2 L （无r ε）（cm ） 26.458 43.039 58.692 L ’（有r ε）（cm ）22.988 38.515 54.532 L L L -=∆'(CM)3.4704.5244.160L ∆平均值（cm ）4.051 ()21δεlr ∆+=2.5353.1402.924r ε平均值（rad/m ）2.866五、 数据处理、误差分析（1）由上次试验mm 966.310=λ，1966.020==λπβrελλ0=（mm ）20.07718.03918.694的平均值λ（mm ）18.937rr εββ0=（rad/m ）313.020 348.376 336.180的平均值r β（rad/m ）332.525rcεν=（m/s ）810884.1⨯810693.1⨯ 810754.1⨯V 的平均值（m/s ） 810777.1⨯ ()()rrR εε+-=11-0.228-0.279-0.262R 的平均值-0.256 ()rT ε+=120.7720.7210.738T 的平均值0.744（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。