電磁場與微波測量實驗總結(jié)
電磁場與微波測量實驗總結(jié)
一、 對實驗的建議
做完最后一次試驗后，我們八周的電磁場與微波實驗也結(jié)束了，在實驗中我們收獲了很多知識與經(jīng)驗，同時也發(fā)現(xiàn)了實驗的一些不足之處。以下是我對部分實驗的看法。
1) 希望能加強對實驗器材的管理
實驗中，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)實驗。這不利于同學(xué)們完成實驗，而且對于實驗室的器材維護(hù)也會產(chǎn)生不利的影響。建議實驗室以后加強對于實驗器材的管理與維護(hù)，同時也加強同學(xué)們對實驗器材的重視和愛護(hù)，共同努力，創(chuàng)造一個更好的實驗環(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，對實驗原理理解的比較快，實驗進(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）實驗互相干擾太嚴(yán)重
由于實驗室較小，各組之間的干擾比較嚴(yán)重，幾乎每次寫實驗誤差分析的時候都要寫上這一點。其實可以通過合理安排小組進(jìn)行實驗的時間或者擴大實驗場地。
二、提出新的實驗
用微波分光儀測量玻璃厚度
1) 實驗?zāi)康?/p>
深入理解電磁波的反射、折射和疊加
2) 實驗設(shè)備
S426型分光儀的改進(jìn)設(shè)備
3) 實驗原理
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。
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。為減小實驗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) 實驗步驟
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、 實驗總結(jié)
本次電磁場與微波實驗時長八周，一共19個小實驗。其中因為時間的原因我們組沒有做布拉格衍射實驗。
在電磁場與電磁波實驗中，我們主要進(jìn)行了定律的驗證和現(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，所以在實驗開始我們發(fā)現(xiàn)有很多知識點存在遺忘現(xiàn)象，但還好電磁場實驗同我們的感性認(rèn)識更為接近，所涉及知識大多跟普通物理實驗相關(guān)，在現(xiàn)象和定律方面我們記得還算牢靠，所以實際進(jìn)行起來也還算順手。但是電磁場實驗由于實驗室空間和環(huán)境的限制導(dǎo)致了其測量誤差較大，像極化實驗我們就不得以測了很多次最終取了多次實驗的平均值才勉強得出與定律相符合的實驗結(jié)果，但是總體而言，基本上都驗證了實驗的相關(guān)定律。電磁場的前兩次實驗，主要是驗證反射與折射定律，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)行驗證求解。第三次的實驗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知識，盡管有些知識點記得不是很清楚，但是我們都對照實驗指導(dǎo)書進(jìn)行了仔細(xì)的預(yù)習(xí)工作，所以實驗也還算順利的完成了。最后一次實驗是用專門的儀器對學(xué)校周邊的場強進(jìn)行測量，需要我們進(jìn)行戶外采集數(shù)據(jù)，一方面考驗了我們對實驗儀器的使用，另一方面對于整個學(xué)校的場強變化也有了一定了解，在這次實驗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)行了微波測量實驗，實驗中主要運用了實驗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驗儀器的角度更加深刻的理解了其中的原理。實驗中我們學(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)行了一系列的實驗，首先是信號源波長功率的測量和測量波導(dǎo)波長，這兩個實驗較為簡單，指導(dǎo)書上也對相關(guān)知識點有詳細(xì)的說明，基本上是對微波測量系統(tǒng)的熟悉過程，我們通過這個實驗學(xué)習(xí)了波長計的使用和兩種定標(biāo)方法。第二次實驗是微波駐波比的測量和阻抗匹配，此次實驗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驗，由于上個學(xué)期已經(jīng)做過相應(yīng)的仿真實驗，所以在實驗仿真上并沒有太大的困難，雖說老師說我們因為是第一個做這個實驗的班級，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驗。最后一次的微波實驗是用諧振腔圍繞法測量介電常數(shù)和天線特性測量，雖然方法和實驗的思想都沒聽說過，但是實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。
全部實驗完成以來，現(xiàn)在重新回顧整個實驗歷程，感覺受益良多，經(jīng)過這個學(xué)期的實驗課，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驗，一邊研讀理論知識另一方面動手實踐，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，并且感謝老師的悉心指導(dǎo)，讓我在實驗課中收獲很多。
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