電磁波的反射與透射

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1、實驗三　電磁波的反射與透射（一）實驗目的了解電磁波的基本特性及其發(fā)射、接收原理，加深對交變電磁場的認識，以及對電磁波的發(fā)射與接收過程的理解。（二）實驗儀器實驗儀器包括發(fā)射機和幾種接收天線組成，如圖1和圖2。1發(fā)射天線2天線支架3電子管4電源開關5高壓開關圖1　發(fā)射機（a）半波振子接收天線（b）環(huán)形接收天線圖2　接收天線（三）實驗原理一、電磁波的發(fā)射發(fā)射電磁波必須具備兩個條件：（1）振蕩電路必須有足夠高的頻率；（2）振蕩電路的電場和磁場必須盡可能分散到較大的空間。為了發(fā)射電磁波，需要改進振蕩電路。一方面

2、增大電容器極板間距離、減少正對面積；另一方面減少線圈的匝數(shù)，以減少自感。這樣既提高了振蕩頻率又將磁場和電場分散到較大空間。這種電路叫做開放電路。在實際應用中，開放電路的下部分導線通常接地。叫做地線，上部分導線盡可能分散到高處，叫做天線。電磁波就是通過天線和地線所組成的開放電路發(fā)射出去的。為了使開放電路中產(chǎn)生振蕩電流，常用如圖3(a)所示的方法，使振蕩器的線圈L1靠近開放振蕩電路的線圈L2。當振蕩器中產(chǎn)生振蕩電流時，由于互感作用，就可以在開放振蕩電路中產(chǎn)生相同頻率的振蕩電流，這種方法叫做感應耦合。（a）

3、發(fā)射（b）接收圖3　電磁波的發(fā)射與接收二、電磁波的接收電磁波在空間傳播時，如果遇到導體制成的天線，由于電磁感應，天線中就會產(chǎn)生與電磁波頻率相同的感應電流（只有沿天線導體表面的電場切線分量,才能在天線上激起電流），這樣就可以接收電磁波。但是，在地球周圍空間存在著各種不同頻率的電磁波，在無線電技術中，可以利用電諧振來選取我們需要的電磁波。當某一頻率的電磁波跟振蕩電路中的固有頻率相同，它在電路中激起的感應電流最強，這種現(xiàn)象叫做電諧振。用來產(chǎn)生電諧振的過程叫做調(diào)諧。能夠實現(xiàn)調(diào)諧的電路叫做調(diào)諧電路，如圖3（b）

4、。（四）實驗操作及現(xiàn)象1、檢查發(fā)射機上的電子管是否固定好，接收天線上燈泡是否完好。2、接通電源，預熱5分鐘，待發(fā)射管燒熱后，接通高壓開關，即可進行演示。3、演示電磁波接收及電磁共振，將半波振子接收天線移到正對發(fā)射天線50㎝左右，并使接收天線與發(fā)射天線平行，接通高壓開關，接收天線上的小電珠發(fā)亮。將接收天線拉長或縮短（改變接收天線的固有頻率），觀察接收天線上的小電珠亮度變化。4、演示電磁波的電場方向，保持半波振子接收天線與發(fā)射天線距離為50㎝左右，接收天線長度為共振時長度。將半波振子接收天線繞接收天線軸心

5、轉動360°，觀察小電珠亮度變化，確定電磁波的電場方向。演示完畢后，關閉高壓開關。5、演示電磁波的磁場方向，打開高壓開關，手持環(huán)形接收天線到離發(fā)射天線20㎝左右，使其水平，用絕緣起子調(diào)整環(huán)形接收天線的微調(diào)電容器，使環(huán)形天線上的小電珠達到最亮，把環(huán)形天線沿發(fā)射天線一端移向另一端，發(fā)現(xiàn)中央最高兩端不亮。轉動環(huán)形天線的平面，當水平放置時，小電珠達到最亮，由此定了電磁波的磁場方向，演示完畢后，關閉高壓開關。6、演示發(fā)射天線的電壓振幅。打開高壓開關，將氖泡棒的氖泡靠在發(fā)射天線上，由一端移至另一端，由于半波長發(fā)射

6、天線中的電流與電壓相位差約為，兩端電壓最大為波腹，中部電壓為零是波節(jié)，氖泡在高頻電壓過低時就不激發(fā)氖氣發(fā)光，因此氖泡在天線兩端最亮，當靠近中部時就熄滅了。在發(fā)射振蕩回路，可以看到類似的現(xiàn)象。演示完畢，關閉高壓開關。（五）注意事項1、使用此儀器時，要先打開電源開關，后打開高壓開關，關閉時，先關閉高壓開關，后關閉電源開關。2、打開高壓前，要將配套的接收天線，氖泡棒等遠離發(fā)射機，以防打開高壓后燒毀小電珠。（六）思考問題1.發(fā)射電磁波為什么要用開放電路？2.接收回路為什么要調(diào)諧？怎樣實現(xiàn)調(diào)諧？4.什么是檢波？

7、為什么要進行檢波？