一、 實驗目的
1)研究電磁波對不同媒質的透射實驗；
2)研究電磁波傳播路經上遇到不同物質的透射現象；
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體平面；
2）垂直極化波垂直入射到有機玻璃平面的透射波；
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，當電磁波由一種媒質射向另一種媒質的界面時，將發生反射和折射（透射）現象，入射波的一部分能量由界面反射回媒質1，而另一部分能量透入媒質2。于是媒質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1中的合成波。同時，媒質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。研究存在不同媒質時的電磁波傳播，就是要找出滿足給定媒質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。
均勻平面電磁波垂直入射到理想介質表面，兩層介質的情況設兩種電磁參數分別為e1,m1,d1和e2,m2,d2的媒質的分界面是Z=0的平面，均勻平面電磁波從Z<0區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中，同時還有電磁波透過分界面，進入第二種媒質中，形成透射波。我們的任務是在已知入射波和媒質參數的前提下，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、兩種理想介質分界面上的反射和透射
假設入射波是線極化的均勻平面電磁波，其電場強度和磁場強度為
分別是第一種媒質中均勻平面電磁波的相位常數和波阻抗。由于反射波仍在第一種媒質中，但沿負Z軸方向傳播，所以反射波可以表示為
第一種媒質中的合成波應是入射波和反射波的迭加，所以其中總的電場強度和磁場強度為：
在第二種媒質中，只有向正Z軸方向傳播的透射波，它的電場強度和磁場強度可表示為：
定義：分界面上反射波電場強度和入射波電場強度之比為反射系數，用G表示，則在兩種理想介質的平面分界面上，反射系數為
定義：分界面上透射波電場強度和入射波電場強度之比為透射系數，用T表示，
由于h2和h1都是正實數，所以G和T都是實數。當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。可以得到第一種媒質中的合成波的電場和磁場分別為
可得到第二種媒質中的透射波為
從透射波的表達式可以看到它就是沿正Z軸方向傳播的均勻平面電磁波。第一種媒質中的合成波又可以表示為
上兩式中的前一項是與上一節中類似的駐波場；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，電場強度的振幅值最大， 
。但在這些點上，磁場強度的振幅值最小，所以電場的波腹點就是磁場的波節點，在cos2k1=-1，也就是;
處，電場強度振幅最小，為|E|(1-G)>0，但在這些點上磁場強度振幅達到最大值，如果G<0，(n=0,1,2, ¼¼)處電場強度的振幅最小，
磁場強度的振幅最大，這些點是電場的波節點或磁場的波腹點，在
處節電場強度的振幅最大，磁場強度的振幅最小，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，引進了一個參數，稱為駐波比。它的定義是電場強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，這相當于行波，如果çGê=1，由r=¥這種情形相當于純駐波。第一種媒質中，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
在兩種理想介質的分界面上，平均功率流密度滿足如下關系
其中
是入射波功率流密度。
圖2放入導體平面
圖3將有機玻璃平面放入收發天線中間
有耗媒質中均勻平面波
電場強度和磁場強度的瞬時值為
⑴TEM波特性
⑵等相位面與傳播方向垂直，等相位面上的場強處處相等
⑶有損耗媒質中的均勻平面電磁波的電場強度和磁場強度不再同相位，電場強度 比磁場強度
超前一個相位f。⑷電場強度E比磁場強度H的振幅之比等于媒質的本征阻抗的模
⑸場量的幅值是呈指數衰減的
⑹有損耗媒質都是色散媒質
有耗媒質中，均勻平面電磁波的坡印廷矢量的瞬時值為
有耗媒質中，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：
在有耗媒質中坡印延矢量的瞬時值和時間平均值都以
的規律衰減。在良導體中，傳導電流占主導地位，損耗角正切
, 平面電磁波的衰減常數為
對良導體，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，當頻率f=106Hz時d為6.6´10-5m，而當f=3´1010Hz時d為3.8´10-7m。電磁波進入導體的距離為幾個穿透深度時，振幅即接近于零，故良導體中的電磁場以及傳導電流于實際上只存在于導體表面處極薄的一層之中。這種電磁場及電流集中于導體表面附近的現象，稱為趨膚效應。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體，電磁波是不能透過的。良導體的得透射系數為
于是
圖4垂直極化波垂直入射到有導體平面的透射波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支架上，將其垂直放置，移動到距離發射天線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天線中間，如圖4所示，電磁場不能穿投導體板，按下發射開關，此時電磁波發射出來，觀察LED燈是否被點亮。LED燈不亮。說明電磁波被導體板屏蔽了。
5)將五厘米厚的書籍放入收發天線中間，觀察LED燈的變化。LED燈亮度加強解釋原因。
6)將有機玻璃平面放入收發天線中間，觀察LED燈的變化。
7)將超材料放入收發天線中間，觀察LED燈的變化。
8）將泡沫平面放入收發天線中間，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，應立即停止發射，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果。
