電磁場與微波測量實(shí)驗(yàn)總結(jié)
一、 對實(shí)驗(yàn)的建議
做完最后一次試驗(yàn)后，我們八周的電磁場與微波實(shí)驗(yàn)也結(jié)束了，在實(shí)驗(yàn)中我們收獲了很多知識與經(jīng)驗(yàn)，同時也發(fā)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的一些不足之處。以下是我對部分實(shí)驗(yàn)的看法。
1) 希望能加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)器材的管理
實(shí)驗(yàn)中，我們很多次發(fā)現(xiàn)許多器件不足，需要各個組之間相互借用，有時還需要等到其他組做完才能繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。這不利于同學(xué)們完成實(shí)驗(yàn)，而且對于實(shí)驗(yàn)室的器材維護(hù)也會產(chǎn)生不利的影響。建議實(shí)驗(yàn)室以后加強(qiáng)對于實(shí)驗(yàn)器材的管理與維護(hù)，同時也加強(qiáng)同學(xué)們對實(shí)驗(yàn)器材的重視和愛護(hù)，共同努力，創(chuàng)造一個更好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
2) 課程安排不太合理
微波測量是上學(xué)期學(xué)的，大家還有比較深刻的印象，對實(shí)驗(yàn)原理理解的比較快，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行得也比較順利。但電磁場是大二學(xué)的，已經(jīng)基本都遺忘了，預(yù)習(xí)起來比較吃力，理解得也要慢一些。
3）實(shí)驗(yàn)互相干擾太嚴(yán)重
由于實(shí)驗(yàn)室較小，各組之間的干擾比較嚴(yán)重，幾乎每次寫實(shí)驗(yàn)誤差分析的時候都要寫上這一點(diǎn)。其實(shí)可以通過合理安排小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時間或者擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)場地。
二、提出新的實(shí)驗(yàn)
用微波分光儀測量玻璃厚度
1) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
深入理解電磁波的反射、折射和疊加
2) 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
S426型分光儀的改進(jìn)設(shè)備
3) 實(shí)驗(yàn)原理
發(fā)射波在玻璃表面反射一次，透過玻璃后經(jīng)反射板反射一次。當(dāng)兩次反射博得路徑相差波長的整數(shù)倍的時候，接受喇叭收到的信號最強(qiáng)。
設(shè)玻璃厚度為x，可以動板與玻璃距離為d，θ1和θ2分別為入射角和折射角，v1和v2分別為空氣中速度和玻璃中速度。
其中θ2可由計算得出，λ、d、θ1均可以測量得到。為減小實(shí)驗(yàn)誤差可選取多個入射角進(jìn)行測量。玻璃的折射率可參考以下數(shù)據(jù)。
4) 實(shí)驗(yàn)步驟
1、將反射板緊貼玻璃，記下此時刻度d1；
2、移動反射板，觀察接收信號，當(dāng)信號出現(xiàn)一次最大值時記下此時刻度d2；
3、繼續(xù)移動發(fā)射板，再次出現(xiàn)最大值時記下刻度d3；
4、更換入射角度，重復(fù)以上步驟。
5、將數(shù)據(jù)填入表格并進(jìn)行計算。
5）數(shù)據(jù)記錄
λ=（d3-d2）*2
d=d2-d1
帶入公式（3），即可求出x
三、 實(shí)驗(yàn)總結(jié)
本次電磁場與微波實(shí)驗(yàn)時長八周，一共19個小實(shí)驗(yàn)。其中因?yàn)闀r間的原因我們組沒有做布拉格衍射實(shí)驗(yàn)。
在電磁場與電磁波實(shí)驗(yàn)中，我們主要進(jìn)行了定律的驗(yàn)證和現(xiàn)象觀察，包括電磁波的折射、
反射、衍射、干涉和極化等現(xiàn)象。由于電磁場與電磁波課程是在大二下開設(shè)的，所以在實(shí)驗(yàn)開始我們發(fā)現(xiàn)有很多知識點(diǎn)存在遺忘現(xiàn)象，但還好電磁場實(shí)驗(yàn)同我們的感性認(rèn)識更為接近，所涉及知識大多跟普通物理實(shí)驗(yàn)相關(guān)，在現(xiàn)象和定律方面我們記得還算牢靠，所以實(shí)際進(jìn)行起來也還算順手。但是電磁場實(shí)驗(yàn)由于實(shí)驗(yàn)室空間和環(huán)境的限制導(dǎo)致了其測量誤差較大，像極化實(shí)驗(yàn)我們就不得以測了很多次最終取了多次實(shí)驗(yàn)的平均值才勉強(qiáng)得出與定律相符合的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但是總體而言，基本上都驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)的相關(guān)定律。電磁場的前兩次實(shí)驗(yàn)，主要是驗(yàn)證反射與折射定律，測量單縫衍射與雙縫干涉，由于在高中便已經(jīng)學(xué)過了這些知識，故而上手十分容易，不過是將待測量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栠M(jìn)行驗(yàn)證求解。第三次的實(shí)驗(yàn)涉及到邁克爾遜干涉儀、平面波的極化，這些知識都是在大學(xué)物理和電磁場與電磁波課程中的重點(diǎn)知識，盡管有些知識點(diǎn)記得不是很清楚，但是我們都對照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書進(jìn)行了仔細(xì)的預(yù)習(xí)工作，所以實(shí)驗(yàn)也還算順利的完成了。最后一次實(shí)驗(yàn)是用專門的儀器對學(xué)校周邊的場強(qiáng)進(jìn)行測量，需要我們進(jìn)行戶外采集數(shù)據(jù)，一方面考驗(yàn)了我們對實(shí)驗(yàn)儀器的使用，另一方面對于整個學(xué)校的場強(qiáng)變化也有了一定了解，在這次實(shí)驗(yàn)中我們組還遇到了一些問題，一開始我們聽從老師的推薦選擇了97.5MHz的頻段，但測量結(jié)束后回來分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)結(jié)果并不理想，場強(qiáng)的分布在校園的每個角落都十分均勻，在查資料和詢問老師后才發(fā)現(xiàn)97.5MHz的發(fā)射臺在全北京都是少數(shù)，所以在北郵校園內(nèi)測量起來場強(qiáng)分布并不會有很大的差別，因此我們又選擇了150MHz進(jìn)行了測量，得到了較為理想的結(jié)果。
接下來的幾周我們進(jìn)行了微波測量實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中主要運(yùn)用了實(shí)驗(yàn)儀器測量了一些上個學(xué)期微波課程中的基本變量，例如波導(dǎo)波長、駐波比和介電常數(shù)等。讓我們從動手操作實(shí)驗(yàn)儀器的角度更加深刻的理解了其中的原理。實(shí)驗(yàn)中我們學(xué)習(xí)了微波信號源、微波功率計的使用，同時了解了波導(dǎo)測量線系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)，首先是信號源波長功率的測量和測量波導(dǎo)波長，這兩個實(shí)驗(yàn)較為簡單，指導(dǎo)書上也對相關(guān)知識點(diǎn)有詳細(xì)的說明，基本上是對微波測量系統(tǒng)的熟悉過程，我們通過這個實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)了波長計的使用和兩種定標(biāo)方法。第二次實(shí)驗(yàn)是微波駐波比的測量和阻抗匹配，此次實(shí)驗(yàn)的前半部分做起來遇到了很大的問題，由于儀器精準(zhǔn)度等很多問題導(dǎo)致短路和開路的駐波比無法通過等指示度法測量出來，在和老師同學(xué)們的共同探討中我們最終利用了儀器本身說明書中的方法粗略估計出了相應(yīng)駐波比，但是和理論值仍存在很大誤差，但也只得作罷。關(guān)于后一個阻抗匹配的實(shí)驗(yàn)，由于上個學(xué)期已經(jīng)做過相應(yīng)的仿真實(shí)驗(yàn)，所以在實(shí)驗(yàn)仿真上并沒有太大的困難，雖說老師說我們因?yàn)槭堑谝粋�做這個實(shí)驗(yàn)的班級，在調(diào)阻抗匹配時有可能會耽誤一些時間但是我們還算是比較快地完成了實(shí)驗(yàn)。最后一次的微波實(shí)驗(yàn)是用諧振腔圍繞法測量介電常數(shù)和天線特性測量，雖然方法和實(shí)驗(yàn)的思想都沒聽說過，但是實(shí)際上開始做之后我們就發(fā)現(xiàn)不過就是新增加了一個波導(dǎo)測量線系統(tǒng)的應(yīng)用，本質(zhì)上仍然是微波各個參數(shù)的測量，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理即可。
全部實(shí)驗(yàn)完成以來，現(xiàn)在重新回顧整個實(shí)驗(yàn)歷程，感覺受益良多，經(jīng)過這個學(xué)期的實(shí)驗(yàn)課，讓我更加直接地理解了微波的應(yīng)用，對于微波測量的了解，不僅增長了我對這門課的興趣，也提高了我的動手能力，希望以后學(xué)校能夠增加更多這種實(shí)驗(yàn)，一邊研讀理論知識另一方面動手實(shí)踐，對于學(xué)習(xí)電磁場和微波的課程都有著十分好的效果。
最后感謝學(xué)校學(xué)院安排此次試驗(yàn)，并且感謝老師的悉心指導(dǎo)，讓我在實(shí)驗(yàn)課中收獲很多。
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