电磁场实验 实验五 极化实验

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1、北京邮电大学电磁场与微波测量实验报告实验五极化实验一、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理二、实验设备S426型分光仪三、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一定关系。这就是光学中的马吕斯定律：式中I为偏振波的强度，为I与I0间的夹角。四、实验步骤1．设计利用S426型分光仪验证电磁波马吕斯定律的方案；方案：将S426型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

2、上，由于接收喇叭是和一段旋转短波导连在一起的；在该轴承环的90度范围内，每隔5度有一刻度，接收喇叭课程从此处读取（0°~90°，以10度为步长），继而进行验证。2．根据设计的方案，布置仪器，验证电磁波的马吕斯定律。实验仪器布置通过调节，使A1取一较大值，方便实验进行。然后，再利用前面推导出的，将仪器按下图布置。A1五、实验数据I（μA）0102030405060708090理论值10096.9888.3075.0058.6841.3225.0011.703.020实验值10097.08973574324920经过数据对比，可以得出，实验中存在各种诸如人工操作不当，读数

3、误差等问题，影响了实验数据的准确。不过，从总体上来看，数据仍然在误差允许范围内，电磁波仍然满足马吕斯定律。六、思考题（1）垂直极化波是否能够发生折射？为什么？给出推导过程。答：不能。垂直极化波反射系数R垂直=Ey1-Ey1+=Z垂直-Zz1Z垂直+Zz1此处Z垂直=η2secθ''=η2[1-(ε1ε2)sin2θ]-12Zz1=η1secθ由可知反射系数R垂直=cosθ-ε2ε1-sin2θcosθ+ε2ε1-sin2θ若要垂直极化波发生全折射，则需反射系数R垂直为0故则需ε1=ε2，这也说明在实际情况下，垂直极化波无法发生全折射（2）本实验，水平极化和垂直极化可以

4、调节吗?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：可以调节。如果喇叭天线窄边平行于地面，则称水平极化，如果喇叭天线宽边垂直于地面，则称垂直极化。验证电磁波全折射原理的实验方案：首先根据以下推导，求出。（相关系数可查书）极化波反射系数R平行=Ex1-Ex1+=Z垂直-Zz1Z垂直+Zz1=ε2ε1-sin2θ-ε2ε1cosθε2ε1-sin2θ+ε2ε1cosθ令R平行=0，则平行极化波发生全折射即ε2ε1cosθ=ε2ε1-sin2θR平行=0⇒θ=θp=sin-1ε2ε1+ε2=tan-1ε2ε1