1
МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное
бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Московский технический университет связи и информатики
Кафедра «Техническая электродинамика и антенны»
Лабораторная работа № 1
ПОЛЯРИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
Часть 2
Влияние границы раздела двух сред на поляризацию волн
Москва 2022
2
Цель работы
Изучение влияния плоской границы раздела двух однородных изотропных сред на поляризацию падающей и отраженной волн.
Подготовка к работе
Перед выполнением работы необходимо изучить соответствующий лекционный материал, настоящее описание и рекомендованную литературу:
[1], стр. 61 – 65; |
[2], стр. 411 – 437; |
[3], стр. 190 – 199. |
|
Описание программы |
|
Компьютерная лабораторная работа для исследования поляризации поля, представляет собой программу, реализованную в среде графического программирования LabVIEW. Программа состоит из двух частей, отображаемых в двух закладках на экране: «Формирование волны произвольной поляризации» и «Граница раздела двух сред» (рис.1).
Во второй части работы исследуется влияние плоской границы раздела двух однородных изотропных сред с произвольно задаваемыми параметрами на поляризацию отраженной и преломленной волн.
Рис.1. Закладка «Граница раздела двух сред»
3
Исходные данные
Исследования выполняются в соответствии с выбранным вариантом. Номер варианта выбирается по номеру бригады. Исходные данные в Таблице 1.
Таблица 1
№ варианта |
Относительная диэлектрическая |
Относительная магнитная |
|
проницаемость r |
проницаемость r |
||
|
|||
1 |
1,42 |
131 |
|
2 |
2,04 |
32,2 |
|
3 |
3 |
14 |
|
4 |
4,6 |
7,55 |
|
5 |
7,55 |
4,6 |
|
6 |
14 |
3 |
|
7 |
32,2 |
2,04 |
|
8 |
131 |
1,42 |
|
9 |
14 |
32,2 |
|
10 |
3 |
7,55 |
Запуск программы
На главном окне вверху слева имеется специальная группа кнопок, предназначенных для запуска программы или ее остановки.
Запуск в однократном режиме
Запуск в непрерывном режиме Остановка работы программы
4
Порядок выполнения работы
1. Исследование зависимости коэффициентов отражения и прохождения от
угла падения параллельно поляризованной волны для случая r1 ≠ r2, r1 = r2:
откройте закладку «Формирование волны произвольной поляризации»;
в выпадающем списке «Составляющие поля» выберите «две линейные»;
амплитуду вертикальной составляющей установите равной 1, амплитуду горизонтальной составляющей установите равной 0, фазы обеих составляющих установите на 0°;
откройте закладку «Граница раздела двух сред»;
установите произвольное значение частоты;
параметры первой среды оставьте равными значениям по умолчанию:
r1 = 1; r1 = 1; 1 = 0, в параметрах второй среды установите значение
относительной диэлектрической проницаемости r2 = r (из Таблицы 1),
оставшиеся два параметра оставьте без изменений: r2 = 1 и 2 = 0;
изменяя угол падения волны от 0° до 90° с шагом 5°, записывайте в таблицу значения амплитуды векторов отраженной и преломленной волны;
уточните значение угла Брюстера;
постройте графики зависимости амплитуды векторов отраженной и преломленной волны от угла падения.
2.Исследование зависимости коэффициентов отражения и прохождения от угла падения параллельно поляризованной волны для случая r1 = r2, r1 ≠ r2:
в параметрах второй среды установите значение относительной магнитной проницаемости r2 = r (из Таблицы 1), оставшиеся два параметра задайте равными r2 = 1 и 2 = 0;
изменяя угол падения волны от 0° до 90° с шагом 5°, записывайте в таблицу значения амплитуды векторов отраженной и преломленной волны;
построите графики зависимости амплитуды векторов отраженной и преломленной волны от угла падения.
5
3.Исследование зависимости коэффициентов отражения и прохождения от угла падения нормально поляризованной волны для случая r1 ≠ r2, r1 = r2:
откройте закладку «Формирование волны произвольной поляризации»;
в выпадающем списке «Составляющие поля» выберите «две линейные»;
амплитуду вертикальной составляющей установите равной 0, амплитуду горизонтальной составляющей установите равной 1, фазы обеих составляющих установите на 0°;
откройте закладку «Граница раздела двух сред»;
в параметрах второй среды установите значение относительной диэлектрической проницаемости r2 = r (из Таблицы 1), оставшиеся два параметра задайте равными r2 = 1 и 2 = 0;
изменяя угол падения волны от 0° до 90° с шагом 5°, записывайте в таблицу значения амплитуды векторов отраженной и преломленной волны;
построите графики зависимости амплитуды векторов отраженной и преломленной волны от угла падения.
4.Исследование зависимости коэффициентов отражения и прохождения от угла падения нормально поляризованной волны для случая r1 = r2, r1 ≠ r2:
в параметрах второй среды установите значение относительной магнитной проницаемости r2 = r (из Таблицы 1), оставшиеся два параметра задайте равными r2 = 1 и 2 = 0;
изменяя угол падения волны от 0° до 90° с шагом 5°, записывайте в таблицу значения амплитуды векторов отраженной и преломленной волны;
уточните значение угла Брюстера;
построите графики зависимости амплитуды векторов отраженной и преломленной волны от угла падения.
6
5. Исследование падения волны круговой поляризации на границу раздела
двух сред при r1 ≠ r2, r1 = r2:
откройте закладку «Формирование волны произвольной поляризации»;
в выпадающем списке «Составляющие поля» выберите «две линейные»;
амплитуды обеих составляющих сделайте равными 1, фазу вертикальной составляющей установите равной 0°, а фазу горизонтальной составляющей установите равной 90°;
откройте закладку «Граница раздела двух сред»;
параметры первой среды оставьте по умолчанию: r1 = 1; r1 = 1; 1 = 0, в параметрах второй среды установите значение r2 = r (из Таблицы 1),
оставшиеся два параметра r2 = 1 и 2 = 0;
изменяя угол падения от 0° до 90°, найдите угол Брюстера, т.е.
такое значение угла падения, при котором годограф вектора отраженной волны станет горизонтальной линией (пропадет вертикальная составляющая);
6. Исследование падения волны круговой поляризации на границу раздела двух сред при r1 = r2, r1 ≠ r2:
в параметрах второй среды установите значение r2 = r (из Таблицы 1) остальные два параметра задайте равными r2 = 1 и 2 = 0;
изменяя угол падения от 0° до 90°, найдите угол Брюстера, т.е.
такое значение угла падения, при котором годограф вектора отраженной волны станет вертикальной линией (пропадет горизонтальная составляющая);
Содержание отчёта
Отчёт оформляется каждым студентом индивидуально. Он должен содержать цель работы, краткое описание компьютерного эксперимента, результаты измерений в виде таблиц и графиков, анализ результатов и выводы.
7
Контрольные вопросы
1.Как определяется параллельная поляризация падающей волны?
2.Как определяется нормальная поляризация падающей волны?
3.Что такое угол Брюстера?
4.При каких условиях существует угол Брюстера для параллельной поляризации? Для нормальной поляризации?
5.Что такое коэффициент отражения?
6.Что такое коэффициент прохождения?
7.Какой будет поляризация отраженной и преломленной волн при падении волны с круговой поляризацией на границу раздела сред под углом Брюстера?
Рассмотреть два случая: 1) r1 ≠ r2, r1 = r2; 2) r1 = r2, r1 ≠ r2.
Литература
1.Седов В.М., Гайнутдинов Т.А. Электромагнитные поля и волны. – М.: Горячая линия – Телеком, 2020. – 282 с.
2.Пименов Ю.В. Линейная макроскопическая электродинамика.
Долгопрудный.: Изд. дом "Интеллект", 2008. 536 с.
3. Пименов Ю.В., Вольман В.И., Муравцов А.Д. Техническая электродинамика. – М.: Радио и связь, 2000. – 536 с.