电磁波在不同分界面的反射与透射的简单分析

目录

摘要 (1)

关键词 (1)

Abstract (1)

K e y words (1)

引言（或绪论） (1)

1 理论基础 (2)

1.1 均匀平面波……………………………………………………………………

2

1.2 对导电媒质分界面的垂直入射 (2)

1.3全反射与全透射………………………………………………………………

3

2均匀平面波对理想介质分界面的斜入射 (4)

2.1垂直极化波……………………………………………………………………

4

2.2平行极化波……………………………………………………………………

6

3均匀平面波对理想导体分界面的斜入射 (4)

3.1垂直极化波……………………………………………………………………

9

3.2平行极化波……………………………………………………………………

9

参考文献 (10)

电磁波实验报告

电磁场与微波技术 实验报告 院系： 班级： 姓名： 学号： 指导老师：

实验一线驻波比波长频率的测量 一、实验目的 1、熟练认识和了解微波测试系统的基本组成和工作原理。 2、掌握微波测试系统各组件的调整和使用方法。 3、掌握用交叉读数法测波导波长的过程。 二、实验用微波元件及设备简介 1．波导管：本实验所使用的波导管型号为BJ—100，其内腔尺寸为α＝22.86mm，b＝10．16mm。其主模频率范围为8．20～12．50GHz，截止频率为6．557GHz。2．隔离器：位于磁场中的某些铁氧体材料对于来自不同方向的电磁波有着不同的吸收，经过适当调节，可使其对微波具有单方向传播的特性(见图1)。隔离器常用于振荡器与负载之间，起隔离和单向传输作用。 3．衰减器：把一片能吸收微波能量的吸收片垂直于矩形波导的宽边，纵向插入波导管即成(见图2)，用以部分衰减传输功率，沿着宽边移动吸收片可改变衰减量的大小。衰减器起调节系统中微波功率以及去耦合的作用。 图 1 隔离器结构示意图图2 衰减其结构示意图 4．谐振式频率计（波长表）： 图3 a 谐振式频率计结构原理图一图3 b 谐振式频率计结构原理图二 1. 谐振腔腔体 1. 螺旋测微机构 2. 耦合孔 2. 可调短路活塞 3. 矩形波导 3. 圆柱谐振腔 4. 可调短路活塞 4. 耦合孔 5. 计数器 5. 矩形波导 6. 刻度 7. 刻度套筒 电磁波通过耦合孔从波导进入频率计的空腔中，当频率计的腔体失谐时，腔里的电磁场极为微弱，此时，它基本上不影响波导中波的传输。当电磁波的频率

满足空腔的谐振条件时，发生谐振，反映到波导中的阻抗发生剧烈变化，相应地，通过波导中的电磁波信号强度将减弱，输出幅度将出现明显的跌落，从刻度套筒可读出输入微波谐振时的刻度，通过查表可得知输入微波谐振频率。(图3a) 或从刻度套筒直接读出输入微波的频率(图3b)。两种结构方式都是以活塞在腔体中位移距离来确定电磁波的频率的，不同的是，图3a读取刻度的方法测试精度较高，通常可做到5×10－4，价格较低。而见图3b直读频率刻度，由于在频率刻度套筒加工受到限制，频率读取精度较低，一般只能做到3×10－3左右且价格较高。 5．驻波测量线：驻波测量线是测量微波传输系统中电场的强弱和分布的精密仪器。在波导的宽边中央开有一个狭槽，金属探针经狭槽伸入波导中。由于探针与电场平行，电场的变化在探针上感应出的电动势经过晶体检波器变成电流信号输出。 6．匹配负载：波导中装有很好地吸收微波能量的电阻片或吸收材料，它几乎能全部吸收入射功率。 7．微波源：提供所需微波信号，频率范围在8．6～9．6GHz内可调，工作方式有等幅、方波、外调制等，实验时根据需要加以选择。 8．选频放大器：用于测量微弱低频信号，信号经升压、放大，选出1kHz附近的信号，经整流平滑后由输出级输出直流电平，由对数放大器展宽供给指示电路检测。 三、实验内容及过程 1.微波信号源的调整： 频率表在点频工作下，显示等幅波工作频率，在扫频工作下显示扫频工作频率，在教学下，此表黑屏。电压表显示体效应管的工作电压，常态时为12.0 0.5V，教学工作下可通过“电压调节钮”来调节。电流表显示体效应管的工作电流，正常情况小于500毫安。 2.测量线探针的调谐： 我们使用的是不调谐的探头，所以在使用中不必调谐，只是通过探头座锁紧螺钉可以将不调谐探头活动2mm。 3.用波长计测频率： (1)在测量线终端接上全匹配负载。 (2)仔细微旋波长计的千分尺，边旋边观测指示器读数。由于波长计的q值非常 高，谐振曲线非常尖锐，千分尺上0.01mm的变化都可能导致失谐与谐振两种状态之间切换，因此，一定慢慢地仔细微旋千分尺。记下指示器读数为最小时（注意：如果检流指示器出现反向指示，按下其底部的按钮，读数即可）的千分尺读数并使波长计失谐。 (3)由读得的千分尺刻度可在该波长计的波长表频率刻度对照表上读得信号源的工作频率。 4.交叉读数法测量波导波长： (1)检查系统连接的平稳，工作方式选择为方波调制，使信号源工作于最佳状态。 (2)用直读式频率计测量信号频率，并配合信号源上的频率调谐旋钮调整信号源的工作频率，使信号源的工作频率为9370MHz。

单缝衍射实验和电磁波反射和折射实验

电磁场与微波测量实验报告 学院：电子工程学院 班级： 组员： 撰写人： 实验一电磁波反射和折射实验 一、实验目的

1、熟悉S426型分光仪的使用方法 2、掌握分光仪验证电磁波反射定律的方法 3、掌握分光仪验证电磁波折射定律的方法 二、实验设备与仪器 S426型分光仪 三、实验原理 电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反射，本处以一块大的金属板作为障碍物来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上所遵循的反射定律，即反射线在入射线和通过入射点的法线所决定的平面上，反射线和入射线分居在法线两侧，反射角等于入射角。 四、实验内容步骤 1、熟悉分光仪的结构和调整方法。 2、连接仪器，调整系统。 仪器连接时，两喇叭口面应相互正对，它们各自的轴线应在一条直线上，指示 两喇叭的位置的指针分别指于工作平台的90刻度处，将支座放在工作平台上， 并利用平台上的定位销和刻线对正支座，拉起平台上的四个压紧螺钉旋转一个 角度后放下，即可压紧支座。 3、测量入射角和反射角 反射金属板放到支座上时，应使金属板平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻 线一致。而把带支座的金属反射板放到小平台上时，应使圆盘上的这对与金属 板平面一致的刻线与小平台上相应90度的一对刻线一致。这是小平台上的0刻 度就与金属板的法线方向一致。 转动小平台，使固定臂指针指在某一角度处，这角度读书就是入射角。 五、实验步骤 1、仪器连接时，两喇叭口面应互相正对，它们各自的轴线应在一条直线上。指 示两喇叭位的指针应分别指示于工作平台的1800和刻度处。

2、将支座放在工作平台上，并利用平台上的定位鞘和刻线对正支座，拉起平 台上四个压紧螺钉旋转一个角度后放下，将支座压紧。 3、将反射金属板放在支座上时，应使金属板平面与支座下面的小圆盘上的900 和-900这对刻线一致。这时小平台上的0刻度就与金属板的法线方向一致。 4、转动小平台，将固定臂指针调到300～650角度之间任意一位置，这时固定 臂指针所对应刻度盘上指示的刻度就是入射角的读数。 5、开启DH1121B型三厘米固态信号源。 6、转动活动臂，当表头显示出最大指示时，活动臂指针所对应刻度盘上指示 的刻度就是反射角的读数。如果此时表头指示太大或太小，应调整系统发射端 的可变衰减器，使表头指示接近满量程。 7、根据不同极化方式，连续选取几个入射角进行实验，并在表中记录反射角。 六、实验结果及分析 记录实验测得数据，验证电磁波的反射定律 表格分析： （1）、从总体上看，入射角与反射角相差较小，可以近似认为相等，验证了电磁波的反射定律。 （2）、由于仪器产生的系统误差无法避免，并且在测量的时候产生的随机误差，所以入射角不会完全等于反射角，由差值一栏可以看出在55度左右的误差最小。越向两边误差越大，说明测量仪器在55度的入射角能产生最好的特性。 2、观察介质板（玻璃板）上的反射和折射实验 将金属换做玻璃板，观察、测试电磁波在该介质板上的反射和折射现象，自行设计实验步骤和表格，计算反射系数和透射系数，验证透射系数和反射系数相加是否等于1 。 注：初始入射光强为100uA，角度单位为:° （1）、在开始测量时把最大值设为满量程即100uA. （2）、反射最大值与折射最大值之和要大于100uA，根据分析，应该是当两喇叭天线正对时，虽然接受天线的值是100uA，但是发射天线发射的电磁波没有全部到达接受天线，所以发射天线发射的电磁波应该大于100uA。实验结果总体上证实了反射系数与折射系数的和为1。

北邮电磁场与电磁波实验报告

信息与通信工程学院 电磁场与电磁波实验报告 题目：校园信号场强特性的研究 姓名班级学号序号薛钦予2011210496 201121049621

一、实验目的 1.掌握在移动环境下阴影衰落的概念以及正确的测试方法； 2.研究校园内各种不同环境下阴影衰落的分布规律； 3.掌握在室内环境下场强的正确测量方法，理解建筑物穿透损耗的概念； 4.通过实地测量，分析建筑物穿透损耗随频率的变化关系； 5.研究建筑物穿透损耗与建筑材料的关系。 二、实验原理 1、电磁波的传播方式 无线通信系统是由发射机、发射天线、无线信道、接收机、接收天线所组成。对于接受者，只有处在发射信号的覆盖区内，才能保证接收机正常接受信号，此时，电波场强大于等于接收机的灵敏度。因此基站的覆盖区的大小，是无线工程师所关心的。决定覆盖区的大小的主要因素有：发射功率，馈线及接头损耗，天线增益，天线架设高度，路径损耗，衰落，接收机高度，人体效应，接收机灵敏度，建筑物的穿透损耗，同播，同频干扰等。 电磁场在空间中的传输方式主要有反射﹑绕射﹑散射三种模式。当电磁波传播遇到比波长大很多的物体时，发生反射。当接收机和发射机之间无线路径被尖锐物体阻挡时发生绕射。当电波传播空间中存在物理尺寸小于电波波长的物体﹑且这些物体的分布较密集时，产生散射。散射波产生于粗糙表面，如小物体或其它不规则物体﹑树叶﹑街道﹑标志﹑灯柱。 2、尺度路径损耗 在移动通信系统中，路径损耗是影响通信质量的一个重要因素。大尺度平均路径损耗：用于测量发射机与接收机之间信号的平均衰落，即定义为有效发射功率和平均接受功率之间的（dB）差值，根据理论和测试的传播模型，无论室内或室外信道，平均接受信号功率随距离对数衰减，这种模型已被广泛的使用。对任意的传播距离，大尺度平均路径损耗表示为： ()[]()() =+（式1） 010log/0 PL d dB PL d n d d 即平均接收功率为： ()[][]()()()[]() =--=- Pr010log/0Pr010log/0 d dBm Pt dBm PL d n d d d dBm n d d （式2）其中，定义n为路径损耗指数，表明路径损耗随距离增长的速度，d0为近地参考距离，d为发射机与接收机之间的距离。公式中的横杠表示给定值d的所有可能路径损耗的综合平均。坐标为对数－对数时，平均路径损耗或平均接收功率可以表示为斜率10ndB /10 倍程的直线。n依赖于特定的传播环境，例如在自由空间，n为2；当有阻挡物时，n比2大。

信号分析与处理答案第二版完整版

信号分析与处理答案第 二版 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

第二章习题参考解答 求下列系统的阶跃响应和冲激响应。 (1) 解当激励为时，响应为，即： 由于方程简单，可利用迭代法求解： ，， …， 由此可归纳出的表达式： 利用阶跃响应和冲激响应的关系，可以求得阶跃响应： (2) 解 (a)求冲激响应 ，当时，。 特征方程，解得特征根为。所以： …(2.1.2.1) 通过原方程迭代知，，，代入式(2.1.2.1)中得：解得，代入式(2.1.2.1)： …(2.1.2.2) 可验证满足式(2.1.2.2)，所以： (b)求阶跃响应 通解为 特解形式为，，代入原方程有，即 完全解为 通过原方程迭代之，，由此可得 解得，。所以阶跃响应为： (3)

解 (4) 解 当t>0时，原方程变为：。 …(2.1.3.1) …(2.1.3.2) 将(2.1.3.1)、式代入原方程，比较两边的系数得： 阶跃响应： 求下列离散序列的卷积和。 (1) 解用表 格法求 解 (2) 解用表 格法求 解 (3) 和 如题图2.2.3所示 解用表 格法求 解

(4) 解 (5) 解 (6) 解参见右图。 当时： 当时： 当时： 当时： 当时： (7) ， 解参见右图： 当时： 当时： 当时： 当时： 当时： (8) ，解参见右图

当时： 当时： 当时： 当时： (9) ， 解 (10) ， 解 或写作：

求下列连续信号的卷积。 (1) ， 解参见右图： 当时： 当时： 当时： 当时： 当时： 当时： (2) 和如图2.3.2所示 解当时： 当时： 当时： 当时： 当时： (3) ， 解 (4) ， 解 (5) ， 解参见右图。当时：当时： 当时：

实验一：电磁波反射和折射实验

实验一：电磁波反射和折射实验

电磁场与微波测量第一次实验 ——电磁场与微波测量实验 2017-3-11 院系：电子工程学院 班级：2014211201 组号：7组 组员：梁嘉琪（报告）李婉婷 学号：2014210819 2014210820

实验一：电磁波反射和折射实验 一、实验目的 1、熟悉S426型分光仪的使用方法。 2、掌握分光仪验证电磁波反射定律的方法。 3、掌握分光仪验证电磁波折射定律的方法。 二、实验设备与仪器 S426型分光仪 三、实验原理 电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反射，本处以一块大的金属板作为障碍物来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上所遵循的反射定律，即反射线在入射线和通过入射点的法线所决定的平面上，反射线和入射线分居在法线两侧，反射角等于入射角。 验证均匀平面波在无耗媒质中的传播特性；均匀平面波垂直入射理想电解质表面的传播特性。 四、实验内容与步骤 1、熟悉分光仪的结构和调整方法。 2、连接仪器，调整系统。 仪器连接时，两喇叭口面应互相正对，他们各自的轴线应在一条直线上。指示两喇叭的位置

的指针分别指于工作平台的90刻度处，将支座放在工作平台上，并利用平台上的定位销和刻线对正支座（与支座上刻线对齐）拉起平台上四个压紧螺钉旋转一个角度放下，即可压紧支座。 3、测量入射角和反射角 反射金属板放到支座上时，应使金属板平面与支座线面的小圆盘上的某一对刻线一致。而把带支座的金属反射板放到小平台上时，应使圆盘上的这对与金属板平面一致的刻线与小平台上相应90刻度的一对刻线一致。这时小平台上的0刻度就与金属板的法线方向一致。 转动小平台，使固定臂指针指在某一角度处，这角度的读数就是入射角，然后转动活动臂在电流表上找到最大指示处，此时活动臂的指针所指的刻度就是反射角。如果此时表头指示太呆或太小，应调整衰减器、固态振荡器或晶体检波器，使表头指示接近满量程。 4、注意： 做此项实验，入射角最好取30至65度之间。因为入射角太大接受喇叭有可能直接接受入射波。注意系统的调整和周围环境的影响。

习题答案 第6章 平面电磁波的反射与折射

第6章 平面电磁波的反射与折射 6.1/ 6.1-1 电场强度振幅为0i E =0.1V/m 的平面波由空气垂直入射于理想导体平面。试求： (a)入射波的电、磁能密度最大值； (b)空气中的电、磁场强度最大值； (c)空气中的电、磁能密度最大值。 [解] (a) 314/10427.4m J w eM -?= 31410427.4m J w m M -?= (b) m V E /2.01= m A H /103.541-?= (c) 313/107708.1m J w eM -?= 313/107708.1m J w m M -?= 6.2/ 6.1-2 均匀平面从空气垂直入射于一介质墙上。在此墙前方测得的电场振幅分布 如题图6-1所示，求： (a)介质墙的)1(=r r με； (b)电磁波频率f 。 [解] (a) 9=r ε (b) M H z Hz f 75105.77 =?= 6.3/ 6.1-3 平面波从空气向理想介质（ r μ=1，σ=0）垂直入射，在分界面上0E =16V/m ， 0H =0.1061A/m 。试求： (a)理想介质（媒质2）的r ε； (b)i E ，i H ，r E ，r H ，t E ，t H ； (c) 空气中的驻波比S 。 [解] (a) 25.6=r ε (b) ()0010,/2811εμω===--k m V e e E E z jk z jk i i ()m A e e E H z jk z jk i i /0743.0377 28110 --== = η

()()() m A e e H H k k k m V e e E E m A e e E H m V e e RE E z jk z jk t t r z jk z jk t t z jk z jk r r z jk z jk i r /1061.05.2,/16/0318.0377 12) /(122222111101122200 0----+========= = -==εεμωη (c) 5.2429 .01429 .0111=-+= -+= R R S 6.4/ 6.1-4 当均匀平面波由空气向理想介质（1=r μ，σ=0）垂直入射时，有96%的入射功率输入此 介质，试求介质的相对介电常数r ε。 [解] 25.2=r ε 6.5/ 6.1-5频率为30MHz 的平面波从空气向海水（r ε=81，1=r μ，σ=4/S/m ）垂直入射。在该频率上 海水可视为良导体。已知入射波电场强度为10mV/m ，试求以下各点的电场强度： (a)空气与海水分界面处； (b)空气中离海面2.5m 处； (c)海水中离海面2.5m 处。 [解] (a) ()m V TE E E i t /1003.4102.440403.02.4442000 ∠--?=?∠=== (b) ( )() ()m mV j E j z k E j e e E e E E i i z jk z jk i z jk z jk i /202sin 2Re 010*******==-=-≈+=∴-- (c ） 2.445.28.215.28.21402100 3.422j j z j z t e e e e e E E ?-?----?==βα () ()m V /)4.198(1064.82.446.312210143.21003.428244 -∠?=+-∠???=--- 6.6/ 6.1-6 10GHz 平面波透过一层玻璃（r ε=9，1=r μ）自室外垂直射入室内，玻璃的厚度为4mm ， 室外入射波场强为2V/m ，求室内的场强。 [解] ()951 .0309.0465.0816212144288 144 3j e e e E j j j i +-=?-?= --- ()()m V /6.12957.14.148.31446 -∠=∠-∠= ()()m A E H i i /6.1291016.4377 6.1295 7.130 3 3-∠?=-∠= = -η

辨析电磁波、光和无线电波

辨析电磁波、光和无线电波 DIV.MyFav_1314583568698 P.MsoNormal{TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph; FONT-SIZE: 10.5pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; TEXT-ALIGN: justify}DIV.MyFav_1314583568698 LI.MsoNormal{TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph; FONT-SIZE: 10.5pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; TEXT-ALIGN: justify}DIV.MyFav_1314583568698 DIV.MsoNormal{TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph; FONT-SIZE: 10.5pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; TEXT-ALIGN: justify}DIV.MyFav_1314583568698 P.MsoNormalIndent{TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph; FONT-SIZE: 10.5pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; TEXT-ALIGN: justify}DIV.MyFav_1314583568698 LI.MsoNormalIndent{TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph; FONT-SIZE: 10.5pt; MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-INDENT: 21pt; FONT-FAMILY: "Times New Roman"; TEXT-ALIGN: justify}DIV.MyFav_1314583568698 DIV.MsoNormalIndent{TEXT-JUSTIFY: inter-ideograph;

电波传播预测模型分析与研究

总第205期2011年第7期 舰船电子工程 Ship Electr onic Engineering V o l.31No.7 84 电波传播预测模型分析与研究* 刘 勇1) 周新力2) 金慧琴2) (海军航空工程学院研究生管理大队1) 烟台 264001)(海军航空工程学院电子信息工程系2) 烟台 264001) 摘 要 文章对O kumura H ata模型、CO ST231 H ata模型、Egli模型三种电波传播模型进行了简要分析。通过对某地的电波传播损耗进行测量得到实测数据,与预测模型仿真结果进行对比分析,对比结果显示COST231 Hate模型与实测值最接近,并且通过对COST231 H ate模型的修正,使得修正后的模型满足高精度电波传播模型的6dB要求,适合用于预测本地的电波传播。 关键词 电波传播;O kumura H ata模型;COST231 Hata模型;Eg li模型;模型修正 中图分类号 T N926 Analysis and Research of Radio Wave Propagation M odel L iu Y ong1) Z ho u X inli2) Jin Huiqin2) (Gr aduate Students Brig ade o f N AA U1),Y antai 264001) (Depar tment o f Electro nic and Informat ion Eng ineering of N A AU2),Y antai 264001) A bstract T hree radio w ave pr opagatio n models:O kumura H ata M odel,COST231 H ata M o del and Eg li M odel,are firstly pr esented in this article.O n site test pr opagat ion loss data ar e used to get simulat ions o n these mo dels,simulatio n re sults and actual data a re t hen co mpar ed,r esults show that COST231 Hata M odel has narr ow er err or band.T his art icle lastly modifies COST231 Hata M odel,to make the modified model has ev en hig her accur acy6d B w hen applied t o the pr ediction of local radio pr opagation. Key Words electromagnetic w ave pro pagation,Okumura Hata model,COST231 Hata model,Egli model,model cor rection Class Nu mber T N926 1 引言 随着军队信息化进程的加快,军事领域电磁应用日益广泛,电磁环境日益复杂,电磁空间的斗争会更加激烈并将对争夺未来战争主动权,乃至国家安全与战略利益拓展产生重大影响[1]。因此,在现代战争中,对战场电磁环境进行预测分析就显得极为重要。电波传播作为战场电磁环境预测分析领域中重要组成的一部分,因此开展对电波传播特性研究就显得格外重要。 2 电波传播预测模型 理想情况下,自由空间的电波传播损耗[2]为:L f=32.4+20lg d+20lg f,式中,f是载波频率,d 是发射机与接收机之间的距离。可以看出,自由空间传播损耗只与工作频率和传播距离有关。但是在现实环境中,由于传播路径上存在着各种影响,如高空电离层影响,高山、湖泊、海洋、地面建筑、植被以及地球曲面的影响等,因而电磁波具有反射、绕射、散射和波导传播等比自由空间复杂得多的传播方式。出于工程技术和军事应用上的需要,人们建立了很多复杂环境下的电波传播预测模型,目前常用的电波传播预测模型有Okumura H ata模型、COST231 H ata模型和Eg li模型。 2.1 Okumura H ate模型 Okum ura H ate模型[3~4]是根据测试数据统计 *收稿日期:2011年1月19日,修回日期:2011年2月23日 作者简介:刘勇,男,硕士研究生,研究方向:复杂战场电磁环境预测仿真。周新力,男,教授,博士生导师,研究方向:短波通信、战场电磁兼容。金慧琴,女,副教授,研究方向:短波通信、战场电磁兼容。

电磁波反射与折射的研究

电磁波反射和折射的研究 实验目的 1. 研究电磁波在良导体表面的反射； 2.研究电磁波在良介质表面的反射和折射； 3.研究电磁波全反射和全折射的条件。 ■*■. 实验原理： 1 .电磁波斜入射到不同介质分界面上的反射和折射 如图1所示，平行极化的均匀平面波以角度入射到良介质表面时，入射波、反射波和折射波可用下列式子表示为 i 图1.平行极化波的斜入射示意图 入射波： jk1(xsin zcos ) E E m (3x cos a z sin )e E m jk i(xsin a y —e zcos ) 反射波: R〃E —( a x cos jk i(xsin zcos ) a z sin )e 折射波: R//E— a y --------------- e jk i (xsin zcos ) E t T〃E—(a x cos a z sin jk2(xs in )e zcos ) H t z cos ) jk2 (xsin e

1 cos 2 cos 1 cos 2 cos 类似地，可求出垂直极化波的反射系数和折射系数: 2 cos 1 cos 2 cos 1 cos 2 2 cos 2 cos 1 cos 2.全折射发生的条件： 全折射也即没有反射波，发生全折射的条件可通过令反射系数为零得到。 (1) 对平行极化情形，令R 〃 0，可得全折射时的入射角： 该入射角称为布儒斯特角。可以证明，此时的折射角 90 P 。可见，若电磁波以角 度P 入射到厚度为d 的介质板表面，则 i I ~~ sin cos P \ 1 2 这正是电磁波由 2到1的全折射条件。因此， 当电磁波以布儒斯特角从介质板的一侧 入射时，在介质板的另一侧可接收到全部信号。如图 2所示。 对垂直极化波，类似的推导结果表明，其不会发生全折射现象。 式中， 1 k i 11 , k 2 利用分界面上(z = 0 )电场和磁场切向分量连续的边界条件，可得斯耐尔反射定律: 和斯耐尔折射定律: sin sin 并计算出平行极化波的反射系数 R /和折射系数T / : R // 1 cos 2 cos T // 2 2 cos sin tan k 1 k 2 1 2 0时 1 1 1 ■ 2

电磁波反射与折射的研究(试题学习)

电磁波反射和折射的研究 一． 实验目的 1． 研究电磁波在良导体表面的反射； 2． 研究电磁波在良介质表面的反射和折射； 3． 研究电磁波全反射和全折射的条件。 二． 实验原理： 1．电磁波斜入射到不同介质分界面上的反射和折射 如图1所示， 平行极化的均匀平面波以角度θ 入射到良介质表面时，入射波、反射波和折射波可用下列式子表示为 图1. 平行极化波的斜入射示意图 入射波： ) cos sin (m 1)sin cos (θθθθz x jk z x e E +-+ +-=a a E )cos sin (1 m 1θθηz x jk y e E +-++ =a H 反射波： ) cos sin (m //1)sin cos (θθθθ'-'-+ -'-'-=z x jk z x e E R a a E )cos sin (1 m //1θθη'-'-+ - =z x jk y e E R a H 折射波： ) cos sin (m //t 2)sin cos (θθθθ''+''-+ ''-''=z x jk z x e E T a a E )cos sin (2 m //t 2θθη''+''-+=z x jk y e E T a H E + E t ⊙ ⊙ ⊙ E - θ '' θ ' θ z x H + H - H t

式中， 2221112 2 2111 , , ,εμωεμωεμηεμη==== k k 利用分界面上（z = 0）电场和磁场切向分量连续的边界条件，可得斯耐尔反射定律： θθ'= 和斯耐尔折射定律： 2 1 2 21 12 1 021sin sin εεεμεμθθμμμ时=== = =''k k 并计算出平行极化波的反射系数R //和折射系数T //： θηθηθηθη' '+' '-= cos cos cos cos 2121//R θηθηθ η' '+= cos cos cos 2212//T 类似地，可求出垂直极化波的反射系数和折射系数： θηθηθηθη' '+' '-= ⊥cos cos cos cos 1212R θηθηθ η' '+=⊥cos cos cos 2122T 2．全折射发生的条件： 全折射也即没有反射波，发生全折射的条件可通过令反射系数为零得到。 （1） 对平行极化情形，令0//=R ，可得全折射时的入射角： 1 2 1 2 121 P tan sin εεεεεθθ--=+== 该入射角称为布儒斯特角。可以证明，此时的折射角P 90θθ-?=''。可见，若电磁波以角度θP 入射到厚度为d 的介质板表面，则 2 11P cos sin εεεθθ+= ='' 这正是电磁波由ε2到ε1的全折射条件。因此，当电磁波以布儒斯特角从介质板的一侧入射时，在介质板的另一侧可接收到全部信号。如图2所示。 对垂直极化波，类似的推导结果表明，其不会发生全折射现象。

专题3.9 电磁波(解析版)

2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-4） 第三部分光学、电磁波和相对论 专题3.9电磁波 1．（5分）（2019成都三模）下列说法正确的是____。（填正确答案标号，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分） A．变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场 B．电磁波和机械波都能传递能量和信息 C．红光的频率低于紫光的频率，在真空中红光的传播速度大于紫光的传播速度 D．若在地球上接收到来自某遥远星球的光波的频率变低，则可判断该星球正在离我们远去 E．相同的单摆在地球纬度越高的地方，摆动的周期越大 【参考答案】ABD 【命题意图】本题综合考查麦克斯韦电磁场理论、电磁波和机械波、光速不变原理、多普勒效应、单摆及其相关知识点。 【解题思路】根据麦克斯韦电磁场理论，变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场，选项A正确；电磁波和机械波都能够传递能量和信息，选项B正确；根据光速不变原理，任何频率的光在真空中传播速度都相同，即真空中红光的传播速度与紫光的传播速度相同，选项C错误；若在地球上接收到来自遥远星球的光波的频率变低，根据多普勒效应，说明该星球正在离我们远去，选项D正确；根据单摆周期公式， 期越小，选项E错误。 2．(2019·吉林长春质检)(多选)下列说法正确的是________。 A．电磁波和机械波一样依赖于介质传播 B．照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的干涉现象 C．泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象 D．γ射线波长比X射线波长短 E．变化的磁场一定会产生变化的电场 【参考答案】．BCD 【名师解析】电磁波可以在真空中传播，A错误。均匀变化的磁场产生的电场是不变的，E错误。

实验一：电磁波反射和折射实验

电磁场与微波测量第一次实验 ——电磁场与微波测量实验 2017-3-11 院系：电子工程学院 班级：2014211201 组号：7组 组员：梁嘉琪（报告）李婉婷 学号：2014210819 2014210820

实验一：电磁波反射和折射实验 一、实验目的 1、熟悉S426型分光仪的使用方法。 2、掌握分光仪验证电磁波反射定律的方法。 3、掌握分光仪验证电磁波折射定律的方法。 二、实验设备与仪器 S426型分光仪 三、实验原理 电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反射，本处以一块大的金属板作为障碍物来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上所遵循的反射定律，即反射线在入射线和通过入射点的法线所决定的平面上，反射线和入射线分居在法线两侧，反射角等于入射角。验证均匀平面波在无耗媒质中的传播特性；均匀平面波垂直入射理想电解质表面的传播特性。 四、实验内容与步骤 1、熟悉分光仪的结构和调整方法。 2、连接仪器，调整系统。 仪器连接时，两喇叭口面应互相正对，他们各自的轴线应在一条直线上。指示两喇叭的位置的指针分别指于工作平台的90刻度处，将支座放在工作平台上，并利用平台上的定位销和刻线对正支座（与支座上刻线对齐）拉起平台上四个压紧螺钉旋转一个角度放下，即可

压紧支座。 3、测量入射角和反射角 反射金属板放到支座上时，应使金属板平面与支座线面的小圆盘上的某一对刻线一致。而把带支座的金属反射板放到小平台上时，应使圆盘上的这对与金属板平面一致的刻线与小平台上相应90刻度的一对刻线一致。这时小平台上的0刻度就与金属板的法线方向一致。转动小平台，使固定臂指针指在某一角度处，这角度的读数就是入射角，然后转动活动臂在电流表上找到最大指示处，此时活动臂的指针所指的刻度就是反射角。如果此时表头指示太呆或太小，应调整衰减器、固态振荡器或晶体检波器，使表头指示接近满量程。 4、注意： 做此项实验，入射角最好取30至65度之间。因为入射角太大接受喇叭有可能直接接受入射波。注意系统的调整和周围环境的影响。 五、实验数据与处理： 1. 金属板实验： 结论：入射角越大，入射角和反射角绝对差值越小。接受信号越强，受影响越小。 2. 观察介质板（玻璃板）上的反射和折射实验： 实验数据及处理如下表： 总电流（56μA）

电磁波接收与发射

电磁波接收与发射 一、实验内容 1、电磁波的能量 2、电磁波的电场方向 3、电磁波的磁场方向 4、天线辐射的角分布 5、电磁波的驻波 6、电磁波的共振 7、发射天线的电流振幅8、发射天线的电压振幅 9、演示开放电路10、传输线上的电压驻波 二、实验装置 图 3-40-1 电源：输入电压220V/50HZ。 输出直流600V，交流6.3V， 输入功率为85W。 发射管：FU-29中功率电子管。发射波长：约为1.8米。 三、实验原理探讨 本电磁波演示仪，是用电子管产生高频振荡，通过天线与振荡回路的耦合，在发射天线引起感应电流，在发射天线的周围就产生很强的电磁场，发射波长约为1.8米。由于发射天线是开放电路，电磁场充分暴露于空间，很有利于电磁场的辐射而形成很强的电磁波。通过半波振子接受天线上小电珠的明暗变化，演示电磁波的电场强弱及方向。用环形振子接受天线显示电磁波的磁场强弱及其方向。利用金属板（或墙面）对电磁波的反射在空间形成驻

波。 1、电源。输入220V、50H电压，输出高压。 2、发射机。采用自激推挽振荡，发射天线与振荡回路直接耦合。发射天线 是一条长为0.84米的金属管，是电磁波在天线导体中波长的一半，能很方便地放上与取下。在发射机的尾部放反射天线，它是一根长为1.02米的金属管。 3、环形接受天线。上面装有1.5V小电珠和微调电容器，用绝缘起子调整其 频率，用作演示发射天线上的电流振幅与磁场的方向。 4、半波振子接受天线。它由两根拉杆天线组成，中间装有6.3V小电珠，调 节其长度可以改变它的固有频率，用作演示。 5、氖泡棒。在一根绝缘棒的顶端装有氖泡，用作演示发射天线的电压振幅。 6、传输线一对。演示传输线上电压驻波用。 7、支架。放置发射机和传输线用。 四、实验现象与观察 将发射机安放在支架上发射天线与反射天线放入发射机中，把发射机的三孔插头插入电源中，预热5分钟，待发射管发热后即可使用（若输入电压低于220V可将电源器的输入端接入约0.5千伏安自藕变压器上）。 1、电磁波的能量 调节半波振子接受天线长度与发射天线长度相等。一只手将半波振子接受天 线放置电磁波发射方向，并于发射天线平行，相距一米左右，另一只手接通高压开关，接受天线上的小电珠立刻发亮，表明接受天线将部分电磁波的能量转化为光能。此时可用金属导体中的自由电子在交变电场的作用下移动，形成交变电流来解释，使学生加深对电场的认识。演示完毕关闭高压开关。 2、电磁波的电场方向 调整半波振子接受天线与发射天线同长度，将半波振子接受天线放在正对发 射天线约一米远处，接通高压开关，将半波振子接受天线水平地绕接受天线轴转动360度，可以观察到只有当接受天线与发射天线平行时，小电珠发亮。由此可以定出电磁波的电场方向，演示完毕关闭高压开关。

电磁波实验报告

中南大学信息科学与工程学院 电磁场与电磁波实验报告 学生学院 专业班级 学号 学生姓名 指导教师 2014年5月20日

实验一电磁波反射实验 一、实验目的 1. 掌握微波分光仪的基本使用方法； 2. 了解3cm 信号源的产生、传输及基本特性； 3. 验证电磁波反射定律。 二、预习内容 电磁波的反射定律 三、实验原理 微波与其它波段的无线电波相比具有：波长极短，频率很高，振荡周期极短的特点。微波传输具有似光特性，其传播为直线传播。 电磁波在传播过程中如遇到障碍物，必定要发生反射。本实验以一块大的金属板作为障碍物来研究当电磁波以某一入射角投射到此金属板上所遵循的反射定律，即：反射电磁波位于入射电磁波和通过入射点的法线所决定的平面上， 反射电磁波和入射电磁波分别位于法线两侧；反射角θr 等于入射角θi。原理图如图1.1所示。 图1.1 反射实验原理图

四、实验内容与步骤 可变衰减器 图1.2 反射实验仪器的布置 1. 调整微波分光仪的两喇叭口面使其互相正对，它们各自的轴线应在一条直线 上，指示两喇叭位置的指针分别指于工作平台的0-180 刻度处。将支座放在工作平台上，并利用平台上的定位销和刻线对正支座，拉起平台上四个压紧螺钉旋转一个角度后放下，即可压紧支座。 2. 将反射全属板放到支座上，应使金属板平面与支座下面的小圆盘上的90-90 这对刻线一致，这时小平台上的0 刻度就与金属板的法线方向一致。将金属板与 发射、接收喇叭锁定，以保证实验稳定可靠。 3.打开信号源开关，将三厘米固态信号源设置在:“电压”和“等幅”档。 4.调节可变衰减器，使得活动臂上微安表的读数为满量程的80%左右。 5. 转动微波分光仪的小平台，使固定臂指针指在刻度为30 度处，这个角度数就是入射角度数，然后转动活动臂，使得表头指示最大，此时活动臂上指针所指的刻度就是反射角度数，记下该角度读数。如果此时表头指示太大或太小，应调整微波分光仪中的可变衰减器或晶体检波器，使表头指示接近满量程的80%做此项实验。 6. 然后分别将固定臂指针指在刻度为40 度、45 度、50 度、60 度、80 度处，重复上述操作，并记下相应的反射角读数以及最大电流读数。

电磁波在不同分界面的反射与透射的简单分析

目录 摘要 (1) 关键词 (1) A b s t r a c t (1) Ke y w o r d s (1) 引言（或绪论） (1) 1理论基础 (2) 1.1均匀平面波 (2) 1.2对导电媒质分界面的垂直入射 (2) 1.3全反射与全透射 (3) 2 均匀平面波对理想介质分界面的斜入射 (4) 2.1垂直极化波 (4) 2.2平行极化波 (6) 3 均匀平面波对理想导体分界面的斜入射 (4) 3.1垂直极化波 (9) 3.2平行极化波 (9) 参考文献 (10)

电磁波在不同分界面的反射与透射的简单分析 摘要：由于不同媒质其媒质参数不同, 电磁波入射到媒质分界面时会产生反射和透射现象。通过对电磁波在分界面上反射和透射的理论分析, 讨论反射波、透射波振幅、方向随入射角的变化。 关键词：边界条件; 反射系数; 平行极化;全反射 Reflection and transmission characteristics of electromagnetic waves on interface of different mediums Student majoring in elecnomic information engineering Jing Xinping Tutor Jinhua Ouyang Abstract：Due to the different parameters with different mediums, electromagnetic waves incidencing on the interface between mediums will produce the phenomenon of reflection and transmission. This paper discusses amplitude, direction character istics of reflected wave and transmission wave versus the angle of incidence through analyzing the formula. Key words:boundary condition; reflection coefficient;parallel polarization; all reflection

习题答案第6章 平面电磁波的反射与折射

第6章 平面电磁波的反射与折射 6.1/6.1-1 电场强度振幅为0i E =0.1V/m 的平面波由空气垂直入射于理想导体平面。试求：(a)入射波的电、磁能密度最大值；(b)空气中的电、磁场强度最大值；(c)空气中的电、磁能密度最大值。 [解] (a)3 14 /10 427.4m J w eM ?×=3 1410427.4m J w mM ?×=(b)m V E /2.01=m A H /103.541?×=(c) 3 13/107708.1m J w eM ?×=3 13/107708.1m J w mM ?×=6.2/6.1-2 均匀平面从空气垂直入射于一介质墙上。在此墙前方测得的电场振幅分布 如题图6-1所示，求： (a)介质墙的)1(=r r με；(b)电磁波频率f 。[解](a) 9 =r ε(b) MHz Hz f 75105.77=×=6.3/6.1-3 平面波从空气向理想介质（r μ=1，σ=0）垂直入射，在分界面上0E =16V/m ， 0H =0.1061A/m 。试求： (a)理想介质（媒质2）的r ε；(b)i E ，i H ，r E ，r H ，t E ，t H ；(c)空气中的驻波比S 。 [解](a)25 .6=r ε(b) ()0010,/2811εμω===??k m V e e E E z jk z jk i i ()m A e e E H z jk z jk i i /0743.0377 28110??=== η

() ()() m A e e H H k k k m V e e E E m A e e E H m V e e RE E z jk z jk t t r z jk z jk t t z jk z jk r r z jk z jk i r /1061.05.2,/16/0318.0377 12) /(1222221111011222000????+==========?==εεμωη(c) 5 .2429 .01429 .0111=?+= ?+= R R S 6.4/6.1-4 当均匀平面波由空气向理想介质（1=r μ，σ=0）垂直入射时，有96%的入射功率输入此介质，试求介质的相对介电常数r ε。 [解]25 .2=r ε6.5/6.1-5频率为30MHz 的平面波从空气向海水（r ε=81，1=r μ，σ=4/S/m ）垂直入射。在该频率上 海水可视为良导体。已知入射波电场强度为10mV/m ，试求以下各点的电场强度：(a)空气与海水分界面处；(b)空气中离海面2.5m 处；(c)海水中离海面2.5m 处。[解](a) () m V TE E E i t /1003.4102.440403.02.4442000ο ο∠??×=×∠===(b)()() () m mV j E j z k E j e e E e E E i i z jk z jk i z jk z jk i /202sin 2Re 010*******==?=?≈+=∴??(c ） ο 2 .445.28.215.28.214021003.422j j z j z t e e e e e E E ×?×????×==βα()() m V /)4.198(1064.82.446.312210143.21003.428244οοο?∠×=+?∠×××=???6.6/6.1-6 10GHz 平面波透过一层玻璃（r ε=9，1=r μ）自室外垂直射入室内，玻璃的厚度为4mm ，室外入射波场强为2V/m ，求室内的场强。[解] ()951.0309.0465.0816212144288 144 3j e e e E j j j i +?=×?×= ???ο ο ο ()()m V /6.12957.14 .148.31446ο ο ο?∠=∠?∠=()()m A E H i i /6.1291016.4377 6.1295 7.13033?∠×=?∠== ?η