電磁場與微波測(cè)量實(shí)驗(yàn)總結(jié)
電磁場與微波測(cè)量實(shí)驗(yàn)總結(jié)
一、 對(duì)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(shí)與經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的一些不足之處。以下是我對(duì)部分實(shí)驗(yàn)的看法。
1) 希望能加強(qiáng)對(duì)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(gè)組之間相互借用，有時(shí)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(duì)于實(shí)驗(yàn)室的器材維護(hù)也會(huì)產(chǎn)生不利的影響。建議實(shí)驗(yàn)室以后加強(qiáng)對(duì)于實(shí)驗(yàn)器材的管理與維護(hù)，同時(shí)也加強(qiáng)同學(xué)們對(duì)實(shí)驗(yàn)器材的重視和愛護(hù)，共同努力，創(chuàng)造一個(gè)更好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
2) 課程安排不太合理
微波測(cè)量是上學(xué)期學(xué)的，大家還有比較深刻的印象，對(duì)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(shí)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(shí)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(cè)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(shí)候，接受喇叭收到的信號(hào)最強(qiáng)。
設(shè)玻璃厚度為x，可以動(dòng)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(jì)算得出，λ、d、θ1均可以測(cè)量得到。為減小實(shí)驗(yàn)誤差可選取多個(gè)入射角進(jìn)行測(cè)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(shí)刻度d1；
2、移動(dòng)反射板，觀察接收信號(hào)，當(dāng)信號(hào)出現(xiàn)一次最大值時(shí)記下此時(shí)刻度d2；
3、繼續(xù)移動(dòng)發(fā)射板，再次出現(xiàn)最大值時(shí)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(jì)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(shí)長八周，一共19個(gè)小實(shí)驗(yàn)。其中因?yàn)闀r(shí)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(shí)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(shí)更為接近，所涉及知識(shí)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(cè)量誤差較大，像極化實(shí)驗(yàn)我們就不得以測(cè)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(cè)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(shí)，故而上手十分容易，不過是將待測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)進(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(shí)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(shí)，盡管有些知識(shí)點(diǎn)記得不是很清楚，但是我們都對(duì)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(duì)學(xué)校周邊的場強(qiáng)進(jìn)行測(cè)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(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的使用，另一方面對(duì)于整個(gè)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(cè)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(gè)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(tái)在全北京都是少數(shù)，所以在北郵校園內(nèi)測(cè)量起來場強(qiáng)分布并不會(huì)有很大的差別，因此我們又選擇了150MHz進(jìn)行了測(cè)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(cè)量實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中主要運(yùn)用了實(shí)驗(yàn)儀器測(cè)量了一些上個(gè)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(dòng)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(hào)源、微波功率計(jì)的使用，同時(shí)了解了波導(dǎo)測(cè)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(hào)源波長功率的測(cè)量和測(cè)量波導(dǎo)波長，這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)較為簡單，指導(dǎo)書上也對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)有詳細(xì)的說明，基本上是對(duì)微波測(cè)量系統(tǒng)的熟悉過程，我們通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)了波長計(jì)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(cè)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(cè)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(jì)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(gè)阻抗匹配的實(shí)驗(yàn)，由于上個(gè)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�(gè)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)的班級(jí)，在調(diào)阻抗匹配時(shí)有可能會(huì)耽誤一些時(shí)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(cè)量介電常數(shù)和天線特性測(cè)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(gè)波導(dǎo)測(cè)量線系統(tǒng)的應(yīng)用，本質(zhì)上仍然是微波各個(gè)參數(shù)的測(cè)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(gè)實(shí)驗(yàn)歷程，感覺受益良多，經(jīng)過這個(gè)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(duì)于微波測(cè)量的了解，不僅增長了我對(duì)這門課的興趣，也提高了我的動(dòng)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(shí)另一方面動(dòng)手實(shí)踐，對(duì)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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