实验五 均匀无耗媒质参量的研究

电磁场与电磁波实验报告

实验五 均匀无耗媒质参量的研究

1. 实验目的

（1） 应用相干波节点位移法来研究均匀无耗媒质参量 r( r)的测试 （2） 了解均匀无损耗媒质中电磁波参量

0 0c的差别

与自由空间内电磁波参量

（3） 熟悉均匀无损耗媒质界面对电磁波的反射和折射特性 2. 实验原理与说明

媒质参量一般应包括介电常数ε和磁导率μ两个参量，它们由媒质特征方程D=εE和B=μH来表征，要确定ε,μ值，总是要和场量E,H联系在一起，对于损耗煤质来说，ε和μ为复数，而且与频率有关。这里我们仅对均匀无损耗电介质的介电常数ε进行讨论，最终以测定相对介电常数εi=ε/ε0来了解媒质的特性和参量

用相干波原理和驻波节点的方法，可以确定自由空间内电磁波的参量λ

对于具有εr的均匀无损耗媒质，无法直接测得媒质中的λ,β和υ0,β0和c。

值，故不能得到媒质参量εr值，但我们可以用类似相干波原理装置，如图所示，在Pr2前，根据对εr板放置前后引起驻波节点位置变化的方法，测得相位变化值，进而测定媒质εr值，用空间相干波节点位移的方法来测定εr值原理，如图所示，为讨论方便，我们喇叭辐射的电磁波近似的看作平面波 设Pr3接收喇叭的平面波 因子表达式有Er2 E0r2e j z

由于Pr2处存在厚为w的εr媒质板，使Pr3处的Er1和Er2之间的相位差为

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2 w

2

2w 2w

0 0 2w

这里 0为 r板不存在时，相应距离2w所引起的相位滞后，因此得到

z w时， r内总

的相位。

滞后值为

e 0 02 1)

'

…………………………………..①

为使Pr3处实现相干波零指示接收，必须把Pr2连同εr板向前推进Δl，造成一个相位增量Δφ其值为

2

0

2 l 0 2 l

…………

…………………………② 从而补偿了εr板的相位滞后，实现Pr3零指示，如图所示，即有Δφ’

=

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Δφ,由式①和式②经整理后得

r (1

lw)

2

③

由③式，可方便的得到电磁波在均匀无损耗媒质中传播时的电磁波参量λ、β和υ，即

0

1

lw2

…………………………………..④

Lw

r

0(1

……………………………..⑤ )

…………………………………⑥

)

(1

c Lw

根据测出的εr值，还可确定该媒质与空间分界面上的反射系数和折射系数R,T。

当平面波垂直投射到空气与媒质分界面时，利用边界条件得

R0

0 0

2

…………………………………………….⑦

T0

0

……………………………………………⑧

对于平面电磁波由媒质向自由空间垂直投射时，则相应界面反射系数和折射系数为

R 0

0 0

2 0

R0

……………………………………⑨

T 0

0

0 …………………………………….⑩

r

由R、T的表达式不难看出，当测出R，T值时，就可确定相应材料的ε值。

3. 实验内容

（1） 测准εr样品的厚度w。

（2） 根据图测出有εr样品时的l0,l1,l2,l3及 l l3 l0 （3） 根据图测出有εr样品时的 l l0 l0'

把测试值列入表中，并根据相应关系式，得到被测样品的εr值，媒质中的

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（1） 实验目的 （2） 测试数据表

（3） 思考题 本实验内容用 r 1，测试均匀无损耗媒质值，可否测 r 1的磁介质？试说明原因。 5. 实验仪器

（1） DH926A型电磁波综合测试仪1套 （2） DH1211型3cm固态源1台

（3） 微安表头1只或XF-01型选频放大器1台 （4） PX-16型频率计1台

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