中山学院电磁波实验——实验三：电磁波波长测试实验
频率和波长的测量
频率和波长的测量一 实验目的：1．学会使用基本的测频仪器和信号发生器。
2．掌握基本的测量频率和波长的方法3．利用3cm 波导测试系统，使用吸收式频率计作频率测量电磁波频率；使用测量线来测量波长和频率二 实验原理1、电磁波的频率和波长可由它在媒质中的传播速度联系起来：f V λ=式中f 是频率，λ 是波长，而V 是电磁波的传播速度。
电磁波在空气中的传播速度近似地等于自由空间内的速度，通常取 V=3×1010厘米/秒。
沿Z 轴方向传播TE 10波的各个分量为222()0()0()2sin()0sin()cos()0j t y x z j t x j t z y E E X e aE E H E X e a H j E X e a aH ωβωβωβπβπωμππωμ---====-== 其中，相位常数 2gπβλ=，波导波长g λ==临界波长02c a c fλλ==所以0g λλ>，为了使波导内只传播TE 10波，波导截面尺寸应满足,022a b λλλ<<<<一般取0.7a λ≈， 0.3~0.5b λ≈目前，我国通常取22.86,10.16a mm b mm ==其主模频率范围为8.20～12.50GHz ，截止频率为6.557GHz 。
2、实验系统的连接如图二所示，是用吸收式频率计作频率测量的实验图二测量方法：系统中的PX16频率计为吸收式频率计，其结构如图三所示。
当传输线中相当一部分功率进入频率计谐振腔内，而另一部分从耦合元件处反射回去，在谐振时，腔中场很强，反射回去也强。
使之频率计的输出在谐振时明显减小，如图四所示。
00f f =图 三 吸收式频率计结构 图 四 2）测量线来测量波长传输在终端短路情况下,可根据全反射的驻波分布情况，找出相邻的驻波最小点1D 和2D （也可选择驻波相邻最大值点），如图。
相邻两个最小点的距离即为半个波导波长，因此：122g D D λ=-通过测量出的波导波长，也就可计算出频率和波长，它们之间有一一对应的关系，如下图所示。
初中物理实验教案测量电磁波的频率与波长
初中物理实验教案测量电磁波的频率与波长实验名称：测量电磁波的频率与波长实验目的：通过实验测量电磁波的频率与波长，探究电磁波的特性，加深对物理学知识的理解。
实验器材：电磁波发射器、频率计、示波器、尺子、计时器。
实验原理：电磁波是由变化的电场和磁场相互作用形成的一种波动现象。
电磁波的频率和波长是描述电磁波特性的重要参数。
频率表示波的振动次数，单位为赫兹（Hz）；波长表示相邻两个波峰（或波谷）之间的距离，单位为米（m）。
实验步骤：1. 将电磁波发射器连接至示波器。
根据设备使用说明书，设置合适的发射频率。
2. 使用尺子测量电磁波发射器距离示波器的距离（记作L）。
保持该距离不变。
3. 打开示波器，调整合适的示波器衰减和时间基准。
4. 将频率计置于电磁波发射器附近，按下计时器开始计时。
5. 观察示波器屏幕上的波形，并确定两个相邻波峰（或波谷）之间的时间差（记作Δt）。
6. 停止计时器，记录下Δt的数值。
实验数据处理：1. 根据记录的Δt数值，计算出电磁波的周期（T）。
周期T与时间差Δt之间的关系为：T = Δt / 10（单位：毫秒）。
2. 根据周期T，计算出电磁波的频率（f）。
频率f与周期T之间的关系为：f = 1 / T（单位：赫兹）。
3. 根据测量得到的频率f，计算出电磁波的波长（λ）。
波长λ与频率f之间的关系为：λ = v / f（单位：米），其中v为电磁波在介质中传播的速度，一般为光速。
实验结果：根据实验测量数据，得到电磁波的频率与波长的数值。
根据所用设备的精度和实验操作的准确性，对结果进行分析和讨论，比较理论值与实测值的接近程度，并找出可能的误差来源。
实验拓展：1. 探究不同频率下，电磁波的波长是否有变化，进一步理解频率与波长的关系。
2. 尝试测量较高频率的电磁波，使用合适的测量设备和技术。
实验注意事项：1. 实验过程中需要注意仪器的正确使用和操作，确保实验安全。
2. 实验数据的记录应准确无误，保证实验结果的可靠性。
电磁波系列实验报告多篇报告.doc
电磁波系列实验报告多篇报告.doc实验一：电磁场的研究实验目的：研究电磁场的特性及其对周围环境的影响。
实验原理：电磁场是由电荷和电流产生的一种物理场。
电磁场可以分为静电场和磁场两种类型。
静电场是由静止电荷产生的，而磁场则是由电流产生的。
实验步骤：1. 在实验室中准备好测量电磁场的仪器，包括电场强度计、磁力计等。
2. 按照一定的顺序，分别测量电场和磁场的强度，并记录下来。
3. 分析实验结果，观察电磁场对周围环境的影响。
实验结果：电磁场的强度与电荷和电流的大小有关。
电场强度与电荷的大小成正比，磁场强度与电流的大小成正比。
在具体实验中，我们发现，电磁场的强度会对周围环境产生影响，比如说，强电磁场会对电子设备等物品产生影响，而强磁场则会对磁性材料产生影响。
实验原理：电磁波是由电场和磁场形成的一种波动现象。
电磁波有很多种类型，包括无线电波、微波、光波等。
2. 分别使用不同的仪器，对不同类型的电磁波进行测量。
实验结果：我们发现，不同类型的电磁波在通信领域有着各自的应用。
无线电波可以用来进行无线通信，比如说广播电台、移动通信等；微波可以用来进行烹饪、医疗等；光波则可以用来进行通信、激光切割等。
这些应用都是基于电磁波的某些特性而实现的，比如说传播距离、频率带宽等。
实验三：电磁场与磁性材料的相互作用实验原理：电磁场与磁性材料之间的相互作用主要通过磁感线来实现。
在磁性材料中，磁感线会呈现出一些特殊的形态，比如说磁极、磁通量等。
而电磁场则可以通过改变磁感线的形态来影响磁性材料的性质。
2. 将磁性材料置于电磁场中，并观察其对电磁场的响应。
3. 分析实验结果，观察电磁场与磁性材料之间的相互作用及其在科技领域的应用。
实验结果：我们发现，电磁场与磁性材料之间的相互作用在科技领域有着广泛的应用，比如说电磁铁、电机、发电机等。
这些设备都是基于电磁场与磁性材料之间的相互作用而实现的，可以用来进行能量转换、物体运动等。
综上所述，电磁波系列实验有着广泛的应用，涉及到通信、能源等多个领域，是我们了解电磁场和磁性材料的特性及其在科技领域的运用的重要途径。
电磁波综合实验报告
电磁波综合实验报告实验目的：1.测量电磁波的传播速度和波长2.观察电磁波的偏振现象3.验证平面波的叠加原理实验器材：1.微波发生器2.微波接收器3.半波片4.四分之一波片5.直线极偏振器6.旋转极偏振器7.平面金属反射板8.小孔屏9.带刻度尺的直尺实验原理：1.传播速度和波长的测量根据公式 v = λf，可以通过测量微波发生器频率和波长计算出微波的传播速度。
我们将微波信号发射到一堵墙上，从墙面反射回来后通过直线偏振器，最后被微波接收器接收到。
在测量信号来回多次反射后的距离和对应的时间，并取平均值后，根据公式 v = 2d/t 计算出传播速度和波长。
2.偏振现象的观察我们选择两种不同的微波偏振器，直线极偏振器和旋转极偏振器，观察它们在不同的角度下对微波的偏振状态的改变。
同时，我们使用半波片和四分之一波片来观察它们对微波的偏振状态的改变。
3.平面波的叠加原理的验证我们在一个金属反射板上制作了两个小孔，并在两个小孔之间测量了微波信号的强度和相位差。
然后我们将两个小孔遮挡住一个后观察测量结果和理论计算。
实验步骤：1.测量微波传播速度和波长a.设置发生器频率为10GHz，并将微波信号通过直线偏振器。
b.将微波接收器放置在发射器前面，确保两者之间的距离为100cm。
c.测量出从发射到接收所需的时间，并对多次反射的数据求平均。
d.根据公式计算出微波的传播速度和波长。
2.观察偏振现象a.将微波信号通过旋转极偏振器并记录下其角度。
b.将微波信号通过四分之一波片并记录下其角度。
c.将微波信号通过半波片并记录下其角度。
d.将微波信号通过直线极偏振器并记录下其角度。
3.验证平面波的叠加原理a.将微波信号通过带刻度尺的直尺。
b.在金属反射板上制作两个小孔，分别挨着直尺两端，并以同样的角度朝向直尺中心。
c.将微波信号通过两个小孔后，测量其强度和相位差。
d.遮挡一个孔并记录微波信号的强度和相位差。
e.根据以上数据进行理论计算。
测量光波波长的实验报告
一、实验目的1. 了解光波波长测量的原理和方法。
2. 掌握使用分光计和透射光栅测量光波波长的实验技能。
3. 训练数据处理和分析能力。
二、实验原理光波是一种电磁波，其波长（λ）是描述光波传播特性的基本物理量。
光栅是一种重要的分光元件，可以将不同波长的光分开，形成光谱。
本实验采用分光计和透射光栅，利用光栅衍射现象测量光波波长。
光栅衍射原理：当一束单色光垂直照射到光栅上时，光波在光栅上发生衍射，形成衍射光谱。
衍射光谱中，明暗条纹的间距与光波波长成正比。
通过测量衍射光谱中相邻明条纹的间距，可以计算出光波波长。
三、实验仪器1. 分光计2. 透射光栅3. 钠光灯4. 白炽灯5. 汞灯6. 光栅读数显微镜7. 计算器四、实验步骤1. 调节分光计：将分光计的望远镜对准钠光灯的发光点，调节望远镜和分光计的转轴，使望远镜的光轴与分光计中心轴重合。
2. 调节光栅：将光栅固定在分光计的载物台上，调节光栅使其透光狭条与仪器主轴平行。
3. 测量光谱：开启钠光灯，将望远镜对准光栅，调节望远镜的视场，使光谱清晰可见。
记录光谱中第k级明条纹的位置。
4. 重复测量：改变光栅的角度，重复步骤3，测量不同角度下的光谱。
5. 数据处理：根据光栅方程，计算光波波长。
五、实验数据及结果1. 光栅常数：d = 0.1 mm2. 第k级明条纹的位置：θ1 = 20°，θ2 = 30°，θ3 = 40°，θ4 = 50°根据光栅方程：d sinθ = k λ计算光波波长：λ1 = d sinθ1 / kλ2 = d sinθ2 / kλ3 = d sinθ3 / kλ4 = d sinθ4 / k计算结果：λ1 = 0.006 mmλ2 = 0.008 mmλ3 = 0.010 mmλ4 = 0.012 mm六、实验分析1. 通过实验，掌握了使用分光计和透射光栅测量光波波长的原理和方法。
2. 实验过程中，需要注意光栅的调节和光谱的观察，以保证实验结果的准确性。
电磁波的特性及实验测量
误差来源及减小措施
系统误差
由于测量系统本身的不完善或缺陷引起的误差，如天线失 配、放大器非线性等。减小措施包括改进系统设计、选用 高性能器件等。
环境干扰
来自外部环境的电磁波干扰，如其他无线电设备、自然电 磁现象等。减小措施包括选择合适的测量场地、采用屏蔽 措施等。
人为因素
操作不当、读数误差等人为因素引起的误差。减小措施包 括提高操作人员技能水平、采用自动化测量技术等。
高频电磁波测量技术
高频电磁波的测量技术相对复杂，需要高精度的 测量设备和专业的操作技能，如何提高测量精度 和效率是当前面临的挑战。
电磁波的生物效应
电磁波对人体健康的影响一直是备受关注的话题 ，如何评估和控制电磁波的生物效应是当前需要 解决的问题。
未来发展趋势预测
智能化电磁波测量技术
随着人工智能技术的发展，未来电磁波测量技术将更加智 能化，能够实现自动测量、数据分析和处理等功能。
当电磁波遇到不同介质的交界面时， 会发生反射和折射现象，遵循反射定 律和折射定律。
电磁波极化现象
极化定义
电磁波的极化是指电场矢量端点 在空间描绘的轨迹形状和旋转方
向。
极化分类
根据电场矢量端点的轨迹形状，电 磁波极化可分为线极化、圆极化和 椭圆极化三种。
极化应用
不同极化的电磁波在通信、雷达、 遥感等领域有着广泛的应用，如利 用不同极化方式实现信号的多路传 输、提高通信质量等。
测速原理
雷达通过测量连续两次发射的电磁波之间的相位差或多普勒频移来测量目标的速度。根据 相位差或多普勒频移与目标速度之间的关系，可以计算出目标的速度。
雷达应用
雷达在军事、民用等领域有广泛应用，如气象预报、空中交通管制、导弹制导、地形测绘 等。
物理实验技术用于测量电磁波的频率与波长
物理实验技术用于测量电磁波的频率与波长电磁波是一种传输能量的波动，对于研究电磁波的频率与波长，物理实验技术起到了至关重要的作用。
通过一系列的实验，科学家们发展出了许多精确的测量方法，不断推动了电磁波的研究与应用。
一、光栅法测量光栅法是测量电磁波频率与波长的一种常用方法。
在这种方法中，科学家将光传入一块有规则刻线的平面光栅中，利用光的干涉与衍射现象，来推导电磁波的频率与波长。
为了更准确地测量波长，科学家通常会使用高精度的光栅。
这些光栅上的刻线间距非常精细，可以使光的干涉与衍射现象非常明显。
通过光栅法的测量，科学家可以得到非常准确的电磁波频率与波长的数值。
二、马赫-曾德尔干涉仪马赫-曾德尔干涉仪是一种通过干涉现象测量电磁波频率与波长的实验装置。
该装置利用两束光的干涉来模拟电磁波的干涉现象，从而得到电磁波的频率与波长的信息。
马赫-曾德尔干涉仪通过将一束光分为两束，然后使其相交产生干涉条纹。
通过观察干涉条纹的变化，科学家可以推导出电磁波的频率与波长。
这种方法不仅精确，而且非常直观，可以清楚地展示电磁波的干涉现象。
三、雷射频谱分析仪雷射频谱分析仪是一种用于测量电磁波频率和波长的高精度仪器。
它基于光的频谱分析原理，并结合了光学、电子学和计算机技术。
在雷射频谱分析仪中，科学家将电磁波通过一系列光学元件分析，并将光信号转化为电信号。
通过对电信号的进一步处理，科学家可以获得电磁波的频率和波长的具体数值。
这种仪器的应用非常广泛，既可用于实验室的基础研究，也可应用于工业生产中的质量控制和检测领域。
四、微波频率计微波频率计是测量微波电磁波频率的一种重要仪器。
它利用电磁波与特定介质的相互作用，通过测量介质中电场振荡的频率，来确定电磁波的频率和波长。
这种仪器常用于微波通信、雷达与无线电波传播领域的研究与实验。
通过微波频率计的测量，科学家可以得到准确的微波电磁波频率和波长，为相关领域的研究和应用提供参考依据。
总结起来，物理实验技术在测量电磁波频率与波长方面发挥着关键作用。
电磁场与波实验报告
电磁场与波实验报告电磁场与波实验报告引言：电磁场与波是物理学中重要的研究对象，对于我们理解光、电、磁等现象具有重要意义。
为了更好地探究电磁场与波的性质，我们进行了一系列实验，下面将对实验过程和结果进行详细报告。
实验一：电磁感应现象实验目的：通过实验观察电磁感应现象，验证法拉第电磁感应定律。
实验装置：实验装置由一根导线、一个磁铁和一个电流表组成。
实验步骤：1. 将导线绕在一个纸芯上，形成一个线圈。
2. 将磁铁靠近线圈，观察电流表的指示情况。
实验结果：当磁铁靠近线圈时，电流表指针发生偏转，表明在导线中产生了电流。
当磁铁远离线圈时，电流方向相反。
这一现象验证了法拉第电磁感应定律，即磁场的变化会引起导线中的电流。
实验二：电磁波的传播实验目的：通过实验观察电磁波的传播特性，验证电磁波的存在。
实验装置：实验装置由一个发射器和一个接收器组成。
实验步骤：1. 将发射器放置在一定距离内，接通电源。
2. 在接收器处设置一个示波器，调节示波器的参数。
3. 观察示波器上的波形变化。
实验结果：当发射器工作时，示波器上出现了一定频率的波形。
通过调节示波器参数，我们可以观察到电磁波的传播特性，包括波长、频率等。
这一实验结果验证了电磁波的存在，并且进一步揭示了电磁波的传播特性。
实验三：电磁波的干涉实验目的：通过实验观察电磁波的干涉现象，验证电磁波的波动性质。
实验装置：实验装置由一个光源、一个狭缝、一个屏幕和一个检测器组成。
实验步骤：1. 将光源置于一定位置，使其照射到狭缝上。
2. 在屏幕上观察到干涉条纹的出现。
3. 使用检测器测量干涉条纹的强度。
实验结果：在屏幕上观察到了明暗相间的干涉条纹，这表明电磁波具有波动性质。
通过检测器的测量，我们可以进一步研究干涉条纹的强度分布规律。
这一实验结果验证了电磁波的波动性质，并且揭示了电磁波的干涉现象。
结论：通过以上实验，我们验证了电磁感应定律、电磁波的存在以及电磁波的波动性质。
电磁场与波是物理学中重要的研究对象，对于我们理解光、电、磁等现象具有重要意义。
物理实验技术中的测量电磁波的方法
物理实验技术中的测量电磁波的方法引言：电磁波是一种传播能量的方式，广泛应用于通信、雷达、医疗等领域。
为了探究电磁波性质、开发新的应用以及验证理论，科学家们经过长期努力，发展出了各种测量电磁波的方法。
本文将介绍几种常见的物理实验技术中测量电磁波的方法，包括干涉仪实验、光电效应实验和磁共振实验。
一、干涉仪实验干涉仪是测量电磁波干涉和波长的重要工具。
其基本原理是两束相干光的叠加会产生干涉现象。
在实验中，可以通过干涉仪测量出电磁波的波长、频率和相速度。
在实验中，首先需要调节干涉仪的光程差，使两束光相遇后产生干涉条纹。
可以通过移动反射镜或改变入射光角度来调节光程差。
然后，通过测量干涉条纹间距来确定波长，进一步计算出频率和相速度。
同时，干涉仪还可以用于测量光的偏振态和折射率等性质。
二、光电效应实验光电效应实验是测量电磁波能量和频率的重要方法。
通过研究光电效应现象，可以确定电磁波的粒子特性，即光子。
在实验中，使用光电效应装置，将金属材料暴露在电磁波辐射下，并测量光电子的动能和光电流强度。
根据能量守恒定律，可以计算出光电子的动能，进而推断出光子携带的能量。
同时，还可以通过测量不同频率下的光电流强度，确定电子的逸出功和阈频，从而得知电磁波的频率。
三、磁共振实验磁共振实验是测量电磁波频率和能量级跃迁的重要手段。
它利用自旋和外磁场的相互作用，使原子的自旋状态发生变化，从而产生共振信号。
在实验中，首先将样品置于磁共振装置中，通过调节磁场强度和频率，使得与样品自旋共振条件匹配。
然后，使用射频信号激发和检测共振信号。
通过改变磁场强度和扫描频率，可以得到磁共振谱线，从中确定电磁波的频率和能级跃迁。
结语：物理实验技术中的测量电磁波的方法众多，本文只介绍了干涉仪实验、光电效应实验和磁共振实验三种常见方法。
干涉仪实验可以测量波长、频率和相速度，光电效应实验可以确定光子能量和频率，磁共振实验可以研究能量级跃迁和频率。
这些方法为科学家们深入研究和应用电磁波提供了有力的手段，也为我们更好地理解和利用电磁波带来了方便。
【精品】电磁场与电磁波实验指导书(参考)
电磁场与电磁波实验指导书目录实验一电磁波感应器的设计与制作实验二电磁波传播特性实验实验三电磁波的极化实验实验四天线方向图测量实验实验一电磁波感应器的设计与制作一、预习要求1、什么是法拉第电磁感应定律?2、什么是电偶极子？3、了解线天线基本结构及其特性.二、实验目的1、认识时变电磁场，理解电磁感应的原理和作用.2、通过电磁感应装置的设计，初步了解天线的特性及基本结构。
3、理解电磁波辐射原理。
三、实验原理随时间变化的电场要在空间产生磁场，同样，随时间变化的磁场也要在空间产生电场。
电场和磁场构成了统一的电磁场的两个不可分割的部分。
能够辐射电磁波的装置称为天线,用功率信号发生器作为发射源,通过发射天线产生电磁波。
图1电磁感应装置如果将另一付天线置于电磁波中，就能在天线体上感生高频电流,我们可以称之为接收天线，接收天线离发射天线越近，电磁波功率越强,感应电动势越大。
如果用小功率的白炽灯泡接入天线馈电点，能量足够时就可使白炽灯发光。
接收天线和白炽灯构成一个完整的电磁感应装置，如图1所示。
电偶极子是一种基本的辐射单元，它是一段长度远小于波长的直线电流元，线上的电流均匀同相，一个作时谐振荡的电流元可以辐射电磁波,故又称为元天线，元天线是最基本的天线.电磁感应装置的接收天线可采用多种天线形式,相对而言性能优良,但又容易制作,成本低廉的有半波天线、环形天线、螺旋天线等,如图2所示.图2接收天线本实验重点介绍其中的一种─—半波天线。
半波天线又称半波振子，是对称天线的一种最简单的模式。
对称天线（或称对称振子)可以看成是由一段末端开路的双线传输线形成的。
这种天线是最通用的天线型式之一，又称为偶极子天线.而半波天线是对称天线中应用最为广泛的一种天线，它具有结构简单和馈电方便等优点。
半波振子因其一臂长度为/4λ，全长为半波长而得名。
其辐射场可由两根单线驻波天线的辐射场相加得到，于是可得半波振子（/L λ=4）的远区场强有以下关系式：()cos(cos )sin I I E f r rθπθθ==60602式中,()f θ为方向性函数,对称振子归一化方向性函数为： ()()maxcos(cos )sin f F f θθπθθ==2其中max f 是()f θ的最大值。
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电子科技大学中山学院学生实验报告
7、将计算出的波长与点击屏幕上按键后显示的波长对比，分析误差产生原因。
六、注意事项
1、按下机器供电开关，机器工作正常，按下发射开关，绿色发射指示灯亮，说明发射正常。
2、滑动感应器及反射板应缓慢，切忌过快影响实验效果和读数。
3、测试感应器时，不能将感应灯靠近发射天线的距离太小，否则会烧毁感应灯。
（置于15cm 以外，或视感应灯泡亮度而定）
4、实验前，按规定执行清零操作，方便记录数值。
5、尽量减少按下发射按钮的时间，以免影响其它小组的测试准确性。
6、测试时尽量避免人员走动，以免人体反射影响测试结果。
七、报告要求
1、按照标准实验报告的格式和内容完成实验报告；
2、完成数据运算及整理，用EXCEL等绘出距离—电流曲线，横坐标为反射板移动距离（CM），纵坐标为位移电流（uA），解释此曲线的特征，计算出电磁波波长；
3、对实验中的现象分析讨论，并对实验误差产生的原因进行分析，做好数据处理。