电磁场与电磁波第六章课件.ppt
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1、本章内容,6.1 无耗媒质中的平面电磁波6.2 导电媒质中的平面电磁波6.3 电磁波的极化6.4 电磁波的色散和群速6.5 均匀平面电磁波向平面分界面的垂直入射6.6 均匀平面电磁波向多层媒质分界面的垂直入射6.7 均匀平面电磁波向平面分界面的斜入射6.8 均匀平面电磁波的全透射和全反射,电磁场与电磁波,第六章 平面电磁波,1.概念,反射波与透射波的特性由分界面两侧媒质的参数确定。,入射波:投射到分界面上的波。,反射波:从分界面返回,与入射波 在同一媒质中传播的波。,透射波:进入分界面另一侧传播的波。,垂直入射:入射波的传播方向与分界面的法线平行。,电磁场与电磁波,第六章 平面电磁波,2.对理
2、想导体表面的垂直入射,入射波表示为:,反射波表示为:,在介质空间内任一点的电场:,边界条件:理想导体表面上电场强度切向分量为零。,时,(1)线极化波的垂直入射,电磁场与电磁波,第六章 平面电磁波,反射波电场可表示为:,相应的反射波磁场为:,在 的空间内,合成电场强度和磁场强度分别为:,瞬时形式为:,电磁场与电磁波,第六章 平面电磁波,当 时,即,波节点:在任意时刻,电场强度的值总为零的点。,当 时,即,波腹点:任意时刻,电场强度的值为最大的点。,驻波:这种波节点和波腹点位置固 定的波称为驻波。,电磁场与电磁波,第六章 平面电磁波,平均坡印廷矢量,在纯驻波情况下,只有电能和磁能的相互交换而无能量
3、传输。,由于理想导体中无电磁场,在理想导体表面两侧的磁场切向分量不连续,所以分界面上存在面电流。根据磁场切向分量的边界条件n(H2-H1)=JS,得面电流密度为,电磁场与电磁波,第六章 平面电磁波,解:(1)入射波电场强度复数形式,V/m,rad/m,电磁场与电磁波,第六章 平面电磁波,瞬时表达式为:,(2)反射波电磁场复数形式,瞬时表达式为:,复数表达式为:,电磁场与电磁波,第六章 平面电磁波,(3)空气中的合成场复数形式,瞬时表达式为:,电磁场与电磁波,第六章 平面电磁波,(4)在空气中离开界面第一个电场强度波腹点位于,A/m,即:,(5)在 的理想导体边界上感应电流密度为,电磁场与电磁波
4、,第六章 平面电磁波,3.对无限大理想介质分界面的垂直入射,透射波表示为:,入射波表示为:,反射波表示为:,在 处有:,根据边界条件:,电磁场与电磁波,第六章 平面电磁波,则:,解得:,令:,反射系数:分界面上反射波电场强度与入射波电场强度之比。,透射系数:分界面上透射波电场强度与入射波电场强度之比。,与 之间的关系为:,反射波为:,透射波为:,电磁场与电磁波,第六章 平面电磁波,介质1中的合成电磁场分别为:,总电场:,电磁场与电磁波,第六章 平面电磁波,讨论:,介质1中电场强度和磁场强度的模为,(1)0(21)。,即在离分界面半波长整数倍处为电场波腹点和磁场波节点。,电磁场与电磁波,第六章
5、平面电磁波,即在离分界面四分之一波长(1/4)的奇数倍处为电场波节点和磁场波腹点。,(2)0(21)时的电场的波节点,磁场的波腹点对应于0(21)时的磁场的波节点;电场的波节点对应于0(21)时的电场的波腹点,磁场的波节点对应于0(21)时的磁场的波腹点。,电磁场与电磁波,第六章 平面电磁波,因为=-1到1,所以=1到。当|=0、=1时,为行波状态,区域中无反射波,全部入射波功率都透入区域。,驻波系数(驻波比):为了反映行驻波状态的驻波成分大小,驻波系数定义为行驻波电场强度振幅的最大值和最小值之比,即:,电磁场与电磁波,第六章 平面电磁波,入射波能量、反射波能量和透射波能量间的关系,在介质1中
6、,平均坡印廷矢量为:,在介质2中,平均坡印廷矢量为:,说明:入射、反射和透射能量三者之间符合能量守恒规律。,无耗介质中无能量的损耗:,电磁场与电磁波,第六章 平面电磁波,例 已知形成无限大平面边界的两种媒质的参为,;,当一右旋圆极化平面波由媒质向媒质垂直入射时,试求反射波和折射波及其极化特性。,解 建立直角坐标系,令边界平面位于平面,如左图示。已知入射波为右旋圆极化,因此入射波、反射波和入射波可以分别表示为,电磁场与电磁波,第六章 平面电磁波,反射系数和透射系数分别为,由于反射波及透射波的 y 分量仍然滞后于 x 分量,但反射波的传播方向为负 z方向,因此变为左旋圆极化波。透射波的传播方向仍沿
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- 电磁场 电磁波 第六 课件
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