電磁場與電磁波研究性論文指導(dǎo)書

1、 電磁場與電磁波研究論文指導(dǎo)書理論研究型一、 導(dǎo)體平板間點(diǎn)電荷的電場研究Oad ·q F = 0F = 0zx如圖所示，兩無限大導(dǎo)體平板電位均為零，板間有一點(diǎn)電荷q，試求板間電位、電場強(qiáng)度，并用matlab做出場分布示意圖。思路建議：1、 可從鏡像法、分離變量法等方法中選擇最佳求解方法。2、 注意該求解區(qū)域?yàn)槿S空間。具體要求：1 理論分析；2. 數(shù)學(xué)推導(dǎo)；3. 仿真圖示；4. 結(jié)論。二、 各種接地器跨步電壓的分析和比較設(shè)接地器均為理想導(dǎo)體，埋在電導(dǎo)率為0.6S/m的土壤中，若一次雷電中引下來電流100 kA，則跨步電壓在安全電壓范圍內(nèi)的安全半徑是多少？（設(shè)人的跨步為0.8m，安全電

2、壓為36V）。1 半球形淺埋接地器，切面與地面共面，半徑為10cm；2 半徑為10cm的球形接地器，球心距地面20cm；3 直立管形接地器，管口與地面平齊，半徑為2cm，長為2m；4 若要使這些接地器達(dá)到形同的的安全半徑，可采取哪些調(diào)整措施？具體要求：1 理論分析；2. 數(shù)學(xué)推導(dǎo)；3. 參數(shù)比較；4. 結(jié)論。三、磁場力研究長直螺線管單位長度上均勻密繞著 n 匝線圈，通流 I，鐵芯磁導(dǎo)率為m，截面積為S，求作用在鐵心截面上的力。ÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄOx x+Dx下列解答是否

3、正確？問題出在哪？試給出正確解答。解：空螺線管內(nèi)磁場均勻，為H = nI假設(shè)鐵心沿軸向方向虛位移Dx 思路建議：1. 討論安培環(huán)路定律的適用條件，分析本例是否適用；2. 討論本例的邊界條件如何滿足。具體要求：1 分析螺線管內(nèi)的B和H分布特點(diǎn)；2. 數(shù)學(xué)推導(dǎo)；3. 做出B-x、H-x曲線；4. 結(jié)論。工程應(yīng)用型一、護(hù)輪軌裝置對機(jī)車信號的影響1問題的提出為適應(yīng)大型機(jī)械搗固需求，鐵道部將原鐵路橋梁護(hù)輪軌的鋪設(shè)方案進(jìn)行了改進(jìn)。原護(hù)輪軌與鋼軌安裝布置如圖1所示，其中護(hù)輪軌與基本軌的間距為200mm,為了防止護(hù)輪軌對機(jī)車信號的干擾，在護(hù)輪軌兩頭增加了絕緣，在長大橋梁，每隔200m每根護(hù)輪軌家絕緣，加絕緣可

4、防止軌道電路的兩條鋼軌與護(hù)輪軌被金屬物直接短路，造成軌道電路紅光帶，另一個(gè)作用防止基本軌與護(hù)輪軌之間的電磁感應(yīng)造成機(jī)車信號亂顯示。軌道電路受電端 鋼軌基本軌 護(hù)輪軌 軌道電路送電端 200mm絕緣 200mm 護(hù)輪軌 圖1 原安裝布置示意圖新標(biāo)準(zhǔn)為鋼軌基本軌與護(hù)輪軌之間的間距為500mm。XX局根據(jù)部要求，研制了新的護(hù)輪軌緊固件，原理如圖2所示，雖然在護(hù)輪軌兩端可以加絕緣，但緊固件加裝絕緣有困難，容易造成兩根護(hù)輪軌間電氣短路。軌道電路受電端 鋼軌基本軌 護(hù)輪軌 軌道電路送電端 500mm絕緣 500mm 護(hù)輪軌 緊固件 圖2 新護(hù)輪軌安裝布置示意圖 基本軌與護(hù)輪軌之間容易造成軌道電路短路是明顯

5、的，但兩軌之間對機(jī)車信號的影響，特別是加不加絕緣，兩軌間距離對機(jī)車信號的影響，沒有定量分析。希望能通過電磁場的分析計(jì)算，得道較為準(zhǔn)確的結(jié)果。計(jì)算條件：1、 軌道電路區(qū)段中的護(hù)輪軌長度分別為50、100、200m。2、 軌道電路區(qū)段中傳輸信號頻率分別為550、1700、2600Hz.3、 軌道電路區(qū)段中傳輸信號電流分別為0.5、1、2、4A.4、 護(hù)輪軌與基本軌之間距離分別為200、500mm。5、 兩根護(hù)輪軌絕緣情況：加絕緣、不加絕緣。6、 鋼軌電感：1.3mh/km2.具體要求1）建立計(jì)算模型：包括電路模型的建立和模型中各參數(shù)的確定；2）分析和計(jì)算：對所給計(jì)算條件分別計(jì)算磁場分布，利用計(jì)算結(jié)

6、果比較各種條件對機(jī)車信號的影響3）結(jié)論：對護(hù)輪軌新老設(shè)計(jì)方案給出你的分析結(jié)果。3.參考資料：1）查閱軌道信號工作原理2）查閱機(jī)車信號工作原理3）查閱護(hù)輪軌相關(guān)設(shè)計(jì)資料4. 解決問題的建議：1）、軌道信號電流模型可按長線電流設(shè)計(jì)；2）、考慮不同頻率的軌道電流的趨膚效應(yīng)；3）、考慮或不考慮地面的鏡像影響；4）、各計(jì)算結(jié)果以圖表形式表示。二、天線的方向性研究研究以下天線的方向性因子，選擇一種天線，利用matlab編寫他們的平面和立體方向圖。l 電偶極子l 對稱振子天線l 二元平行振天線陣l 喇叭口天線l 拋物面天線）、要求和建議：1. 推導(dǎo)所選天線的電磁場分布；2. 了解方向性因子的定義，并計(jì)算；3

7、. 利用matlab編寫他們的平面和立體方向圖，并用動(dòng)畫展示。實(shí)驗(yàn)探究型一、電磁波反射與折射實(shí)驗(yàn)研究電磁波在良導(dǎo)體及介質(zhì)表面滿足反射定律和折射定律，平行極化波在介質(zhì)表面可發(fā)生全折射現(xiàn)象。本實(shí)驗(yàn)將運(yùn)用理論知識(shí)和成套實(shí)驗(yàn)設(shè)備驗(yàn)證電磁波的相關(guān)定律，了解電磁波的實(shí)驗(yàn)方法；并在不增加實(shí)驗(yàn)設(shè)備的情況下，設(shè)計(jì)一些干擾，考察電磁環(huán)境對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：（1） 熟練掌握分光儀的調(diào)整方法，包括頻率調(diào)整、衰減調(diào)整、發(fā)射和接收喇叭的調(diào)整等；（2） 熟練掌握數(shù)據(jù)采集儀的使用方法；（3） 將理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)方法相互對照，完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。2實(shí)驗(yàn)原理（1） 電磁波斜入射到不同介質(zhì)分界面上的反射和折射如圖1所示， 平

8、行極化的均勻平面波以角度q 入射到良介質(zhì)表面時(shí)，由入射波、反射波和折射波的表達(dá)式可以得出斯耐爾反射定律 和斯耐爾折射定律 E+EtE-q ¢¢q ¢qzxH+H-Ht 圖1. 平行極化波的斜入射示意圖并計(jì)算出平行極化波的反射系數(shù)R/和折射系數(shù)T/： （2） 全折射發(fā)生的條件： 全折射也即沒有反射波，發(fā)生全折射的條件可通過令反射系數(shù)為零得到。1） 對斜入射情形，令，可得全折射時(shí)的入射角： 該入射角稱為布儒斯特角?？梢宰C明，此時(shí)的折射角?？梢?，若電磁波以角度qP 入射到厚度為d的介質(zhì)板表面，則這正是電磁波由e2到e1的全折射條件。因此，當(dāng)電磁波以布儒斯特角從介質(zhì)板的一

9、側(cè)入射時(shí)，在介質(zhì)板的另一側(cè)可接收到全部信號。如圖2所示。 e1，m0e2，m0e1，m0dq¢¢q¢¢qq 圖2 介質(zhì)板全折射示意圖對垂直極化波，類似的推導(dǎo)結(jié)果表明，其不會(huì)發(fā)生全折射現(xiàn)象。2） 對垂直入射情形，反射系數(shù)和折射系數(shù)變?yōu)?顯然，當(dāng)時(shí)，也即在同一種媒質(zhì)中，電磁波是全折射的，并無討論意義。當(dāng)e2 具有一定厚度d ，且e2 兩側(cè)同為空氣時(shí)（），如圖3所示，利用傳輸線輸入阻抗的概念和公式，得到e1、e2分界面上的輸入阻抗 當(dāng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)無反射，其條件為 滿足該條件的介質(zhì)板稱為半波長無反射介質(zhì)板。 e1，m0e2，m0e1，m0d 圖3 垂直入射介質(zhì)板時(shí)

10、全折射示意圖（3） 電磁波斜入射到良導(dǎo)體表面的反射良導(dǎo)體的特性近似于理想導(dǎo)體，電磁波投射到良導(dǎo)體表面時(shí)，可認(rèn)為發(fā)生全反射，此時(shí)，。3. 實(shí)驗(yàn)儀器：（1） DH926B型微波分光儀，喇叭天線，DH1121B型三厘米固態(tài)信號源；（2） DH926AD型數(shù)據(jù)采集儀，計(jì)算機(jī)；（3） 良導(dǎo)體反射板1個(gè)，1.5 mm半透射板1個(gè)，泡沫板1個(gè)。4. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：本實(shí)驗(yàn)將測量良導(dǎo)體表面和介質(zhì)表面的反射角及介質(zhì)發(fā)生全折射時(shí)的布儒斯特角和折射角。（1）連接系統(tǒng)：如圖4構(gòu)建系統(tǒng)，開啟DH1121B型三厘米固態(tài)信號源、計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)采集儀；正確調(diào)整兩個(gè)喇叭的口面；學(xué)會(huì)利用工作平臺(tái)的0-180刻度讀取入射波和反射波的

11、角度。圖4 單縫衍射實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)連接示意圖（2） 運(yùn)行軟件：運(yùn)行應(yīng)用軟件，在啟動(dòng)界面上點(diǎn)擊“進(jìn)入”按鈕，進(jìn)入系統(tǒng)“主菜單”，選擇菜單項(xiàng)“微波物理實(shí)驗(yàn)”，可看到十個(gè)子菜單項(xiàng)。單擊第一個(gè)子菜單項(xiàng)“反射實(shí)驗(yàn)”，按提示進(jìn)入采集過程界面。 （3） 完成以下測試內(nèi)容：1）反射角的測試先不加反射板，測出入射場E01，再加上良導(dǎo)體反射板，然后改變?nèi)肷浣?，測出不同入射角下的反射角。將有關(guān)數(shù)據(jù)填入下表。 測試數(shù)據(jù)表1入射角30°40°50°60°70°80°85°反射角2）良介質(zhì)全折射的測試：用厚度為1.5 mm的玻璃板，替換下前面的良導(dǎo)體反射板，

12、使接受和輻射喇叭保持在一條支線上，然后通過轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)改變波對介質(zhì)板的入射角，使接收的折射波場與入射波場相等，即E01=E02。這時(shí)反射波應(yīng)為零，記下電磁波的入射角。 測試數(shù)據(jù)表2布儒斯特角折射角計(jì)算值測試值計(jì)算值測試值然后將輻射與接收喇叭轉(zhuǎn)到垂直極化工作狀態(tài)，改變?nèi)肷浣?，觀察有無全折射現(xiàn)象發(fā)生。5. 實(shí)驗(yàn)問題思考：問題1：入射面和反射面如何確定？他們和介質(zhì)面的關(guān)系如何？問題2：若未放置金屬板時(shí)，直接接收到的電磁波為1V/m，放置金屬板后，在反射角處接收到的電磁波的場強(qiáng)數(shù)值應(yīng)為多少？實(shí)際是多少？問題3：全折射的條件是什么？水平極化波和垂直極化波如何區(qū)分？對發(fā)射和接收喇叭有何要求？問題5. 驗(yàn)證反射

13、定律時(shí)，若把金屬板換成玻璃板，再換成泡沫板，有何不同？6. 實(shí)驗(yàn)拓展測試環(huán)境研究（1） 在金屬板反射實(shí)驗(yàn)測試時(shí)，對某一入射角例如45°，選取不同的入射波場強(qiáng)，觀察反射波的場強(qiáng)與入射波場強(qiáng)的偏差值，由此估計(jì)一下實(shí)驗(yàn)室當(dāng)下的電磁環(huán)境對測量結(jié)果有何影響？完成以下測試。入射場0.1V/m0.3V/m0.5V/m1.0V/m1.5V/m2.0V/m2.5V/m反射場（2） 在金屬板反射實(shí)驗(yàn)測試時(shí)，對某一入射角例如60°，選取合適的入射波場強(qiáng)，測出反射角后，保持接受喇叭不動(dòng)。取一個(gè)打火機(jī)，在入射波軸線附近打火，觀察打火的瞬間反射場的變化，完成以下測試。你能得到什么結(jié)論？入射場打火機(jī)與軸

14、線距離10cm20cm30cm50cm1m1.5m2m反射場7. 評分標(biāo)準(zhǔn)：系統(tǒng)連接正確，實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確完成預(yù)習(xí)，概念和理論結(jié)果清楚回答思考題，完成擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告符合規(guī)范，數(shù)據(jù)真實(shí)，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析合理60%15%15%10%二、邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)研究邁克爾遜干涉是指兩束同頻率、振動(dòng)方向一致的兩列波的相位相差為的整數(shù)倍時(shí)，則疊加后場強(qiáng)加強(qiáng)；當(dāng)相位相差為的奇數(shù)倍時(shí)，則疊加后場強(qiáng)減弱。本實(shí)驗(yàn)將運(yùn)用該理論和成套實(shí)驗(yàn)設(shè)備了解電磁波的相干波實(shí)驗(yàn)方法，測量電磁波的波長；并探討在非最佳實(shí)驗(yàn)條件下，實(shí)驗(yàn)設(shè)備對實(shí)驗(yàn)條件的容限度。1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：（1） 熟悉相干波原理；（2） 掌握分光原理和操作方法；（3） 掌握駐波

15、波節(jié)點(diǎn)測量波長的方法。2. 實(shí)驗(yàn)原理： 如圖5所示，在平面波前進(jìn)的方向上放置成45度的半透射板，將入射波分成兩束波，一束被反射沿方向傳播，另一束被折射沿方向傳播。由于、方向上全反射板的作用，兩列波就再次回到半透射板，又分別經(jīng)同樣的折射和反射，最后到達(dá)接收喇叭處。于是接收喇叭收到兩束同頻率，振動(dòng)方向一致的兩列波。如果這兩列波的相位相差為的整數(shù)倍，則干涉加強(qiáng)；當(dāng)相位相差為的奇數(shù)倍時(shí)，干涉減弱。因此在方向上放一固定的全反射板，讓方向的全反射板可移動(dòng)，當(dāng)表頭指示從一次極小變到又一次極小時(shí)，方向的反射板就移動(dòng)（為波長）的距離因此由這個(gè)距離就可求得平面波的波長。B（可移反射板）發(fā)射喇叭接收喇叭A（固定反射

16、板） 圖5 邁克爾遜干涉原理3. 實(shí)驗(yàn)儀器：（1） DH926B型微波分光儀，喇叭天線，DH1121B型三厘米固態(tài)信號源；（2） DH926AD型數(shù)據(jù)采集儀，計(jì)算機(jī)；（3） 良導(dǎo)體反射板2個(gè)，1.5 mm半透射板1個(gè)。4. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：本實(shí)驗(yàn)將測定自由空間電磁波波長、相移常數(shù)和波速。（1）連接系統(tǒng)：按照圖5原理構(gòu)建系統(tǒng)，開啟DH1121B型三厘米固態(tài)信號源、計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)采集儀；正確調(diào)整兩個(gè)喇叭的口面；正確連接讀數(shù)機(jī)構(gòu)。（2） 運(yùn)行軟件：運(yùn)行應(yīng)用軟件，在啟動(dòng)界面上點(diǎn)擊“進(jìn)入”按鈕，進(jìn)入系統(tǒng)“主菜單”，選擇菜單項(xiàng)“微波物理實(shí)驗(yàn)”，可看到十個(gè)子菜單項(xiàng)。單擊第四個(gè)子菜單項(xiàng)“邁克爾遜干涉實(shí)驗(yàn)”，按提

17、示進(jìn)入采集過程界面。（3）完成以下測試內(nèi)容： 移動(dòng)可移反射板找出相鄰的5個(gè)駐波節(jié)點(diǎn)，將第一個(gè)和第五個(gè)駐波節(jié)點(diǎn)的位置填入下表，并由此計(jì)算出波長和相移常數(shù)及波速。 測試數(shù)據(jù)表1l0l4l=( l4- l0)/2v=lfb=2p/l5. 實(shí)驗(yàn)問題思考：問題1：發(fā)射喇叭和接收喇叭的極化方向?qū)y量有無影響？問題2.：實(shí)際操作中若半透射板的位置略微偏離45度，能否得到相同的測量結(jié)果？偏離的最大范圍如何估計(jì)？問題3：測量波節(jié)點(diǎn)間的距離時(shí)為什么要取多個(gè)波節(jié)點(diǎn)？6. 實(shí)驗(yàn)拓展系統(tǒng)布置的精度對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響（1） 在圖5的系統(tǒng)中，將發(fā)射喇叭設(shè)成垂直極化，接收喇叭的極化角度從0到90°變化，重復(fù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)（

18、3），測量結(jié)果有無變化？完成下表。測試數(shù)據(jù)表2極化角度0°35°45°60°90°l0l4（2） 在圖5的系統(tǒng)中，將玻璃板的位置偏離45°，重復(fù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)（3），測量結(jié)果有無變化？允許偏離的最大范圍是多少？完成下表。測試數(shù)據(jù)表3玻璃板角度40°43°45°48°50°l0l47. 考核評分：系統(tǒng)連接正確，實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確完成預(yù)習(xí)，概念和理論結(jié)果清楚回答思考題，完成擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告符合規(guī)范，數(shù)據(jù)真實(shí)，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析合理60%15%15%10%三、無損介質(zhì)介電常數(shù)實(shí)驗(yàn)研究某一頻率的電磁波在不同的

19、介質(zhì)中具有不同的波長、相速度和相移常數(shù)，掌握這一規(guī)律對研究電磁波在不同的介質(zhì)中的傳播特性具有重要意義。本實(shí)驗(yàn)將運(yùn)用理論知識(shí)和成套實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用相干波節(jié)點(diǎn)位移法進(jìn)行電磁波相關(guān)參數(shù)的測量；探討在看似相同的實(shí)驗(yàn)條件下，測量結(jié)果的差異性。1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：（1） 掌握相干波節(jié)點(diǎn)位移法；（2） 了解電磁波參數(shù)b、l和n在均勻無損耗媒質(zhì)中與自由空間中的差別；（1） 熟悉均勻無耗媒質(zhì)分界面對電磁波的反射和折射特性。2. 實(shí)驗(yàn)原理：利用相干波的原理，把具有厚度為的待測介電常數(shù)的介質(zhì)板樣品放在固定全反射板或可移動(dòng)的全反射板處，（注：需緊貼固定全反射板或可移動(dòng)全反射板），由于待測介電常數(shù)的介質(zhì)板的引入，使DH926A

20、D型數(shù)據(jù)采集儀表頭零指示不再為零，在移動(dòng)可移動(dòng)的全反射板一定距離L后，DH926AD型數(shù)據(jù)采集儀表頭再次指示為零。最后根據(jù)可動(dòng)全反射板移動(dòng)的距離L的值引起的相位變化得出待測介質(zhì)板的介電常數(shù)值。發(fā)射喇叭接收喇叭A（固定反射板）B可移動(dòng)反射板介質(zhì)板W 圖6 er 測試原理圖3. 實(shí)驗(yàn)儀器：（1） DH926B型微波分光儀，喇叭天線，DH1121B型三厘米固態(tài)信號源；（2） DH926AD型數(shù)據(jù)采集儀，計(jì)算機(jī)；（3） 良導(dǎo)體反射板2個(gè)，1.5 mm半透射板1個(gè)，待測介質(zhì)板3個(gè)。4. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：本實(shí)驗(yàn)將利用相干波節(jié)點(diǎn)位移法，測量均勻無損耗媒質(zhì)的er。（1）連接系統(tǒng)：按照圖6原理構(gòu)建系統(tǒng)，開啟DH

21、1121B型三厘米固態(tài)信號源、計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)采集儀；正確調(diào)整兩個(gè)喇叭的口面；正確連接讀數(shù)機(jī)構(gòu)。（2） 運(yùn)行軟件：運(yùn)行應(yīng)用軟件，在啟動(dòng)界面上點(diǎn)擊“進(jìn)入”按鈕，進(jìn)入系統(tǒng)“主菜單”，選擇菜單項(xiàng)“微波物理實(shí)驗(yàn)”，可看到十個(gè)子菜單項(xiàng)。單擊第5個(gè)子菜單項(xiàng)“無損介質(zhì)介電常數(shù)實(shí)驗(yàn)”，按提示進(jìn)入采集過程界面。（3）完成測試和計(jì)算：實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，無需放置待測介電常數(shù)的介質(zhì)板，而在軟件數(shù)據(jù)采集過程中，軟件提示放上待測介質(zhì)板時(shí)，再將介質(zhì)板緊貼DH926B型微波分光儀固定全反射板或可移動(dòng)全反射介質(zhì)板放置即可。采集過程中，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)DH926B型微波分光儀讀數(shù)機(jī)構(gòu)上的手柄，使可移動(dòng)的全反射板隨之勻速移動(dòng)。移動(dòng)可移反射板找出相鄰

22、的5個(gè)駐波節(jié)點(diǎn)，將第一個(gè)和第五個(gè)駐波節(jié)點(diǎn)的位置填入下表，并由此計(jì)算出波長和相移常數(shù)及波速。 測試及計(jì)算數(shù)據(jù)表1有機(jī)玻璃板聚苯乙烯板普通玻璃板介質(zhì)板厚度Wl0（無介質(zhì)板時(shí))l3（無介質(zhì)板時(shí))l0 = 2( l3- l0)/3b0 = 2p /l0l¢0（有介質(zhì)板時(shí))l¢3（有介質(zhì)板時(shí))5實(shí)驗(yàn)問題思考：問題1：實(shí)驗(yàn)中要求介質(zhì)板與金屬板貼合緊密有何道理？問題2：若介質(zhì)板不固定，而是采取手持方式，對測量結(jié)果有無影響？如何影響？問題3：介質(zhì)板表面的光潔度對測量結(jié)果有無影響？6. 實(shí)驗(yàn)拓展待測介質(zhì)板的位置對測量結(jié)果的影響（1） 按照圖5連接系統(tǒng)，先不放置待測介質(zhì)板，移動(dòng)反射板B，找到一

23、個(gè)波節(jié)點(diǎn)，然后將介質(zhì)板置于半透射板與介質(zhì)板之間緩慢移動(dòng)，觀察表頭有無變化。（2） 把介質(zhì)板固定在一個(gè)位置上，按照實(shí)驗(yàn)任務(wù)（3）的步驟測量和計(jì)算，將結(jié)果填入表格中，制成表2。（3） 結(jié)合教材中“多層介質(zhì)垂直入射”理論，分析表2中測量的相對介電常數(shù)是介質(zhì)本身的嗎？有何物理意義？7. 考核評分：系統(tǒng)連接正確，實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確完成預(yù)習(xí)，概念和理論結(jié)果清楚回答思考題，完成擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告符合規(guī)范，數(shù)據(jù)真實(shí)，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析合理60%15%15%10%四、圓極化波的產(chǎn)生和檢測圓極化波具有穿越雨雪時(shí)衰減小，接收天線不用調(diào)整極化角等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于全天候雷達(dá)、移動(dòng)衛(wèi)星通信和衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)等領(lǐng)域，但產(chǎn)生圓極化波的條件

24、比較嚴(yán)格。本實(shí)驗(yàn)將運(yùn)用電磁波的極化理論和成套實(shí)驗(yàn)設(shè)備研究極化圓電磁波的產(chǎn)生和檢測；并探討接收天線和發(fā)射天線之間的關(guān)系。1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：（1） 研究圓極化波的產(chǎn)生原理；（2） 了解圓極化波的測試方法2. 實(shí)驗(yàn)原理：波的極化是用以描述電場強(qiáng)度空間矢量在某點(diǎn)位置上隨時(shí)間變化的規(guī)律。無論是線極化波、圓極化波或橢圓極化波都可由同頻率正交場的兩個(gè)線極化組成。若他們同相（或反相）、等幅（或幅度不等）其合成場的波認(rèn)為線極化波；若它們相位相位差為90°，即，幅度相等，合成場波為右旋或左旋圓極化波；若它們相位差為，幅度相等（或幅度不等），合成場波為右旋或左旋橢圓極化波。 圖7 圓極化波產(chǎn)生與檢測示意圖3

25、. 實(shí)驗(yàn)儀器和器材：（1） DH926B型微波分光儀，喇叭天線，DH1121B型三厘米固態(tài)信號源；（2） DH926AD型數(shù)據(jù)采集儀，計(jì)算機(jī)；（3） 金屬光柵2個(gè)，泡沫板1個(gè)。4. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：本實(shí)驗(yàn)將研究線極化波和圓極化波的發(fā)射和檢測方法（1）連接系統(tǒng)：按照圖7原理構(gòu)建系統(tǒng)，開啟DH1121B型三厘米固態(tài)信號源、計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)采集儀。（2） 運(yùn)行軟件：運(yùn)行應(yīng)用軟件，在啟動(dòng)界面上點(diǎn)擊“進(jìn)入”按鈕，進(jìn)入系統(tǒng)“主菜單”，選擇菜單項(xiàng)“微波物理實(shí)驗(yàn)”，可看到十個(gè)子菜單項(xiàng)。單擊第8個(gè)子菜單項(xiàng)“極化波的產(chǎn)生/檢測”，按提示進(jìn)入采集過程界面。（3）完成圓極化波的產(chǎn)生和檢測：1）將垂直（或水平）柵網(wǎng)Pr1插在平臺(tái)上，另一個(gè)與之垂直的柵網(wǎng)水平（或垂直）柵網(wǎng)Pr2插在讀數(shù)機(jī)構(gòu)上，用我們提供的鋼板尺測量一下半透射板到兩個(gè)柵網(wǎng)的距離，調(diào)整讀數(shù)機(jī)構(gòu)直至半透射板到兩個(gè)柵網(wǎng)的距離相等。2）將輻射喇叭Pr0旋轉(zhuǎn)45°后，先用我們提供的全吸收板掛在水平（或垂直）柵網(wǎng)前，將其遮擋，開啟DH1121B型三厘米固態(tài)信號源。如果遮擋的是水平柵網(wǎng)，將接收喇叭Pr3口面平行地面放置；如果遮擋的是垂直柵網(wǎng)，將接收喇叭Pr3口面垂直地面放