一、 實驗?zāi)康?/strong>
1)研究電磁波對不同媒質(zhì)的透射實驗；
2)研究電磁波傳播路經(jīng)上遇到不同物質(zhì)的透射現(xiàn)象；
3)通過試驗加深對電磁波傳播特性的理解；
二、 實驗項目
1）垂直極化波垂直入射到導(dǎo)體平面；
2）垂直極化波垂直入射到有機(jī)玻璃平面的透射波；
3）垂直極化波垂直入射到書籍平面的透射波；
4) 垂直極化波垂直入射到泡沫平面的透射波；
5）右旋圓極化波垂直入射到垂直縫隙導(dǎo)體平面的透射波；
6）垂直極化波垂直入射到超材料平面的透射波；
三、 實驗原理
將研究平面波在幾種不同媒質(zhì)中的傳播，但只考慮分界面為無限大平面的特殊情況。實驗表明，當(dāng)電磁波由一種媒質(zhì)射向另一種媒質(zhì)的界面時，將發(fā)生反射和折射（透射）現(xiàn)象，入射波的一部分能量由界面反射回媒質(zhì)1，而另一部分能量透入媒質(zhì)2。于是媒質(zhì)1中除了入射波外還會有一個反射波，入射波和反射波迭加成為媒質(zhì)1中的合成波。同時，媒質(zhì)2中將有反射波、透射波和入射波同時存在時，才能使邊界條件得到滿足。研究存在不同媒質(zhì)時的電磁波傳播，就是要找出滿足給定媒質(zhì)分界面上邊界條件的電磁場分布，因而屬于電磁場邊值問題，而邊界條件則是處理這類問題的基礎(chǔ)。
均勻平面電磁波垂直入射到理想介質(zhì)表面，兩層介質(zhì)的情況設(shè)兩種電磁參數(shù)分別為e1,m1,d1和e2,m2,d2的媒質(zhì)的分界面是Z=0的平面，均勻平面電磁波從Z<0區(qū)域垂直入射到分界面上，如圖1所示。在分界面上必然會有電磁波反射回第一種媒質(zhì)中，同時還有電磁波透過分界面，進(jìn)入第二種媒質(zhì)中，形成透射波。我們的任務(wù)是在已知入射波和媒質(zhì)參數(shù)的前提下，確定反射波和透射波。下面分三種情形討論。
圖1 垂直入射波的反射和透射
一、兩種理想介質(zhì)分界面上的反射和透射
假設(shè)入射波是線極化的均勻平面電磁波，其電場強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度為
分別是第一種媒質(zhì)中均勻平面電磁波的相位常數(shù)和波阻抗。由于反射波仍在第一種媒質(zhì)中，但沿負(fù)Z軸方向傳播，所以反射波可以表示為
第一種媒質(zhì)中的合成波應(yīng)是入射波和反射波的迭加，所以其中總的電場強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度為：
在第二種媒質(zhì)中，只有向正Z軸方向傳播的透射波，它的電場強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度可表示為：
定義：分界面上反射波電場強(qiáng)度和入射波電場強(qiáng)度之比為反射系數(shù)，用G表示，則在兩種理想介質(zhì)的平面分界面上，反射系數(shù)為
定義：分界面上透射波電場強(qiáng)度和入射波電場強(qiáng)度之比為透射系數(shù)，用T表示，
由于h2和h1都是正實數(shù)，所以G和T都是實數(shù)。當(dāng)h2<h1時，G<0,這時分界面上反射波電場與入射波電場相位相反。當(dāng)h2>h1時G>0，這時反射波電場與入射波電場相位相同。分界面上透射波的電場與入射波電場相位相同�？梢缘玫降谝环N媒質(zhì)中的合成波的電場和磁場分別為
可得到第二種媒質(zhì)中的透射波為
從透射波的表達(dá)式可以看到它就是沿正Z軸方向傳播的均勻平面電磁波。第一種媒質(zhì)中的合成波又可以表示為
上兩式中的前一項是與上一節(jié)中類似的駐波場；而后一項則代表向正Z 軸方向傳播的行波，這種由于部分反射以后而形成的合成波，可以看成是一個行波和一個駐波的迭加，我們稱這種波為行駐波，行駐波是由兩個頻率相同，振幅不相等，沿相反方向傳播的正弦波迭加而成的。合成波的振幅值為
如果G>0，則在cos2k1z=1或
(n=0,1,2,¼¼)處，電場強(qiáng)度的振幅值最大， 
。但在這些點上，磁場強(qiáng)度的振幅值最小，所以電場的波腹點就是磁場的波節(jié)點，在cos2k1=-1，也就是;
處，電場強(qiáng)度振幅最小，為|E|(1-G)>0，但在這些點上磁場強(qiáng)度振幅達(dá)到最大值，如果G<0，(n=0,1,2, ¼¼)處電場強(qiáng)度的振幅最小，
磁場強(qiáng)度的振幅最大，這些點是電場的波節(jié)點或磁場的波腹點，在
處節(jié)電場強(qiáng)度的振幅最大，磁場強(qiáng)度的振幅最小，這些點是電場的波腹點或磁場的波點。為了定量描述行駐波振幅起伏的情況，引進(jìn)了一個參數(shù)，稱為駐波比。它的定義是電場強(qiáng)度振幅的最大值和最小值之比，用r表示，即
無論G>0還是G<0,駐波比都可表示為
為行波 
為駐波
為行駐波。
由于çGê≤1所以1≤r≤¥，如果G=0，則有r=1，這相當(dāng)于行波，如果çGê=1，由r=¥這種情形相當(dāng)于純駐波。第一種媒質(zhì)中，合成波的平均功率流密度為
反射波的平均功率流密度為
透射波的平均功率流密度為
在兩種理想介質(zhì)的分界面上，平均功率流密度滿足如下關(guān)系
其中
是入射波功率流密度。
圖2放入導(dǎo)體平面
圖3將有機(jī)玻璃平面放入收發(fā)天線中間
有耗媒質(zhì)中均勻平面波
電場強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度的瞬時值為
⑴TEM波特性
⑵等相位面與傳播方向垂直，等相位面上的場強(qiáng)處處相等
⑶有損耗媒質(zhì)中的均勻平面電磁波的電場強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度不再同相位，電場強(qiáng)度 比磁場強(qiáng)度
超前一個相位f。⑷電場強(qiáng)度E比磁場強(qiáng)度H的振幅之比等于媒質(zhì)的本征阻抗的模
⑸場量的幅值是呈指數(shù)衰減的
⑹有損耗媒質(zhì)都是色散媒質(zhì)
有耗媒質(zhì)中，均勻平面電磁波的坡印廷矢量的瞬時值為
有耗媒質(zhì)中，坡印延矢量中有一部隨時間以2倍于電磁波頻率的頻率來回振蕩的成份。坡印廷矢量的時間平均值為：
在有耗媒質(zhì)中坡印延矢量的瞬時值和時間平均值都以
的規(guī)律衰減。在良導(dǎo)體中，傳導(dǎo)電流占主導(dǎo)地位，損耗角正切
, 平面電磁波的衰減常數(shù)為
對良導(dǎo)體，即s/we>>1
，穿透深度
頻率愈高（滿足
），s愈大，穿透深度d就愈小，例如電磁波透入銅m=m0, e=e0, s=5.810´7 1/WM時，當(dāng)頻率f=106Hz時d為6.6´10-5m，而當(dāng)f=3´1010Hz時d為3.8´10-7m。電磁波進(jìn)入導(dǎo)體的距離為幾個穿透深度時，振幅即接近于零，故良導(dǎo)體中的電磁場以及傳導(dǎo)電流于實際上只存在于導(dǎo)體表面處極薄的一層之中。這種電磁場及電流集中于導(dǎo)體表面附近的現(xiàn)象，稱為趨膚效應(yīng)。由于d很小，故在頻率很高時，對一切具有實際意義的厚度的導(dǎo)體，電磁波是不能透過的。良導(dǎo)體的得透射系數(shù)為
于是
圖4垂直極化波垂直入射到有導(dǎo)體平面的透射波LED燈不亮
四、 實驗步驟
1)用SMA連接電纜RF與極化天線端口，將電磁波信號輸送到極化天線上。
2)將接收八木天線安裝到旋轉(zhuǎn)支架上，將其垂直放置，移動到距離發(fā)射天線80～90cm處。
3)移動反射板，如將接收八木天線安裝到支架上對準(zhǔn)來波方向，注意與反射電場極化匹配。
4)將平面金屬板放入收發(fā)天線中間，如圖4所示，電磁場不能穿投導(dǎo)體板，按下發(fā)射開關(guān)，此時電磁波發(fā)射出來，觀察LED燈是否被點亮。LED燈不亮。說明電磁波被導(dǎo)體板屏蔽了。
5)將五厘米厚的書籍放入收發(fā)天線中間，觀察LED燈的變化。LED燈亮度加強(qiáng)解釋原因。
6)將有機(jī)玻璃平面放入收發(fā)天線中間，觀察LED燈的變化。
7)將超材料放入收發(fā)天線中間，觀察LED燈的變化。
8）將泡沫平面放入收發(fā)天線中間，觀察LED燈的變化。
五、注意事項
1.按下按鈕時，若沒有功率輸出，應(yīng)立即停止發(fā)射，檢查射頻電纜頭與儀器的接頭是否連接牢固，檢查射頻電纜小頭的SMA頭與天線的輸入端口是否牢固連接；用微安表測量時輸出接10dB衰減器防止微安表打表。防止空載工作燒壞微波放大器。
2.盡量減少按下按鈕的時間，以免影響其它小組的測試準(zhǔn)確性。
3.測試時盡量避免人員走動，以免人體反射影響測試結(jié)果。
