4. Содержание отчёта
Отчёт по работе должен содержать:
1. Цель работы.
2. Алгоритм расчета параметров распространения ЭМВ в средах.
3. Результаты исследований параметров распространения ЭМВ в средах от частоты:
– коэффициента
распространения
;
– коэффициента затухания ;
– коэффициента фазы ;
– волнового
сопротивления
;
– фазовой скорости vф;
– длины волны .
– определить класс среды по электрическим свойствам на частотах f1 …. f2.
– глубины проникновения .
– выводы по работе.
5. Контрольные вопросы
1. Дайте определение плоской электромагнитной волны.
2. Что относится к основным параметрам плоских электромагнитных волн, дайте их определения и запишите расчетные формулы.
3. Поясните деление сред по их электрическим свойствам на проводники и диэлектрики.
4. Дайте определение и поясните физический смысл параметров среды: коэффициента фазы и коэффициента затухания.
5. Перечислите виды поляризации ЭМВ и дайте их определения.
6. Дайте определение явления дисперсии и назовите ее виды.
7. Что называется поверхностным эффектом?
8. Что такое глубина проникновения?
9. Дайте определение групповой скорости.
10. Поясните взаимосвязь между групповой и фазовой скоростями.
Лабораторная работа № 3 Исследование падения плоской эмв на границу раздела двух сред
1. Цель работы: иметь навыки расчета и исследования характеристик и параметров, описывающих распространение плоских электромагнитных волн на границе раздела двух сред.
2. Содержание работы
1. Исследовать и построить зависимости:
а) напряженности полей преломленной Е2 и отраженной волн Е3 непосредственно у границы раздела двух сред от угла падения θ1 падающей вертикальной и горизонтально поляризованной ЭМВ;
б) углов преломления θ2 и отражения θ2 на границе раздела двух сред от угла падения θ1 падающей вертикальной и горизонтально поляризованной ЭМВ.
Исходные данные: напряженность плоской падающей волны Е1 у границы раздела двух сред, угол падения θ1, среда I, среда II. Числовые значения исходных данных по вариантам приведены в индивидуальных заданиях (таблица 3).
2. Исследовать и построить зависимости напряженности полей преломленной Е2 во второй среде и отраженной волн Е3 в первой среде от расстояния z для случаев падающей вертикальной и горизонтально поляризованной ЭМВ c параметрами Е1, f под углами θ1.
Исходные данные: напряженность плоской падающей волны Е1 у границы раздела двух сред, частота ЭМВ f, углы падения θ1, среда I, среда II, расстояние прохождения преломленной и отраженной волн ЭМВ z1…z2. Числовые значения исходных данных по вариантам приведены в индивидуальных заданиях (таблица 4).
3. Основные теоретические сведения
3.1. Первый и второй законы Снеллиуса
(1)
(2)
где
- углы падения, преломления и отражения
соответственно;
- показатели преломления сред.
3.2. Коэффициенты Френеля для волн вертикальной поляризации
.
(3)
3.3. Коэффициенты Френеля для волн горизонтальной поляризации
(4)
3.4. Угол Брюстера определяется из равенства
.
(5)
3.5. Угол Брюстера определяется из равенства
. (6)
3.6. Критический угол
.
(7)
3.7. Амплитуда напряженности электрического поля
(8)
где Еm0 – напряженность поля падающей ЭМВ Е1 непосредственно у границы раздела двух сред; – коэффициент затухания
(9)
Приложения
Таблица 1 – Физические постоянные
Символ |
Имя |
Численное значение |
Единица измерения |
С |
Скорость в вакууме |
2,99792458٠108 |
м/с |
ε0 |
Электрическая постоянная |
8,85418782٠10-12 |
Ф/м |
μ0 |
Магнитная постоянная |
1,25663706٠10-6 |
Гн/м |
Таблица 2 – Зависимость относительной диэлектрической проницаемости ε, относительной магнитной проницаемости μ и удельной электрической проводимости γ от среды
№ п/п |
Среда |
ε |
μ |
γ, См/м |
1 |
воздух |
1 |
1 |
3 |
2 |
пресная вода |
40 |
1 |
1,5 |
3 |
морская вода |
35 |
1 |
3 |
4 |
стекло |
10 |
1 |
10-12 |
5 |
слюда |
7 |
1 |
10-14 |
6 |
Полистирол |
2,5 |
1 |
10-16 |
Таблица 3 – Индивидуальное задание 1
Вариант |
Е1, мкв |
θ1, град |
Среда I |
Среда II |
1 |
100 |
0…180 |
воздух |
морская вода |
2 |
200 |
0…180 |
воздух |
пресная вода |
3 |
300 |
0…180 |
воздух |
полистирол |
4 |
400 |
0…180 |
воздух |
стекло |
5 |
500 |
0…180 |
воздух |
слюда |
6 |
600 |
0…180 |
воздух |
полистирол |
7 |
700 |
0…180 |
морская вода |
воздух |
8 |
800 |
0…180 |
пресная вода |
воздух |
9 |
900 |
0…180 |
Стекло |
слюда |
10 |
150 |
0…180 |
Стекло |
воздух |
11 |
250 |
0…180 |
Слюда |
воздух |
12 |
350 |
0…180 |
Слюда |
Стекло |
Таблица 4 – Индивидуальное задание 2
Вариант |
Е1, мкв |
θ1, град |
z1…z2, м |
f, кГц |
Среда I |
Среда II |
1 |
120 |
0, 45, 90 |
0….10000 |
1, 100, 10000 |
Слюда |
Стекло |
2 |
140 |
0, 45, 90 |
0….15000 |
1, 100, 10000 |
Слюда |
воздух |
3 |
160 |
0, 45, 90 |
0….20000 |
1, 100, 10000 |
Стекло |
воздух |
4 |
180 |
0, 45, 90 |
0….30000 |
1, 100, 10000 |
Стекло |
слюда |
5 |
220 |
0, 45, 90 |
0….40000 |
1, 100, 10000 |
пресная вода |
воздух |
6 |
240 |
0, 45, 90 |
0….50000 |
1, 100, 10000 |
морская вода |
воздух |
7 |
260 |
0, 45, 90 |
0….60000 |
1, 100, 10000 |
воздух |
полистирол |
8 |
280 |
0, 45, 90 |
0….70000 |
1, 100, 10000 |
воздух |
слюда |
9 |
320 |
0, 45, 90 |
0….80000 |
1, 100, 10000 |
воздух |
стекло |
10 |
340 |
0, 45, 90 |
0….90000 |
1, 100, 10000 |
воздух |
полистирол |
11 |
360 |
0, 45, 90 |
0….10000 |
1, 100, 10000 |
воздух |
пресная вода |
12 |
380 |
0, 45, 90 |
0….12000 |
1, 100, 10000 |
воздух |
морская вода |