第6章 均匀平面波的反射与透射演示文稿.pptVIP

6.1 均匀平面波对分界平面的垂直入射 （两层媒质间的垂直入射） 6.2 均匀平面波对多层介质分界平面的垂直入射 6.3 均匀平面波对理想介质分界平面的斜入射 6.3.1 反射定律与折射定律 6.4 均匀平面波对理想导体表面的斜入射 即理想介质磁导率为1条件下垂直极化斜入射的结论 菲涅尔公式依媒质条件而改写 关心两个问题: 菲涅尔公式依媒质条件而改写 2. 平行极化波的反射系数与透射系数(磁场已经是切线分量） 由于 故 媒质1中的入射波 介质 1 介质 2 z 入射波 反射波 透射波 x O 切线 由于 故 其中 媒质1中的反射波 介质 1 介质 2 z 入射波 反射波 透射波 x O 切线 媒质1中的合成波 Z=0的边界上电场，1区电场、磁场的切线分量为 其中 媒质2中的透射波 介质 1 介质 2 z 入射波 反射波 透射波 x O 即Z=0处2区透射场的切线分量为： 利用Z=0处理想介质边界上： 分界面上电场强度和磁场强度切向分量连续，即 菲涅尔公式 菲涅尔公式 对比公式，注意其规律。存在条件是理想介质 对于非磁性理想介质，μ1＝μ2＝μ0 ，则 菲涅尔公式 对于非磁性理想介质条件下，μ1＝μ2＝μ0 ，为 关心两个问题: 小结 分界面上的相位匹配条件 反射定律 折射定律 或 反射系数、折射系数与两种媒质性质、入射角大小以及 入射波的极化方式有关，由菲涅尔公式确定。 布儒斯特角θb ：此时平行极化波存在使反射系数等于0 的角。 6.3.3 全反射与全透射 1. 全反射与临界角 问题：电磁波在理想导体表面会产生全反射，在理想介质表面也 会产生全反射吗？ 概念：反射系数的模等于 1 的电磁现象称为全反射。 当 条件：（非磁性媒质，即 ） 由于 根号部分=0或为虚数 根号部分=0或为虚数 因此得到，产生全反射的条件为： 电磁波由光密媒质入射到光疏媒质中，即ε1 ε2 ； 对全反射的进一步讨论 θ i θc 时，不产生全反射。 透射波沿分界面方向传播，没有沿z 方向传播的功率，并且反射功率密度将等于入射功率密度。 入射角不小于 称为全反射的临界角。 θ i =θc 时， 注意： 时 透射系数为 透射波仍然存在，以表面波的形式存在 思考：如何理解电离层的频率选择性反射？ 透射波电场为 θ i θc 时， 透射波仍然是沿分界面方向传播，但振幅在垂直于分界面的方向上按指数规律衰减。这种波称为表面波。 z 表面波 分界面 稠密媒质 z x O 稀疏媒质 （重点题例） 例6.3.1 下图为光纤的剖面示意图，如果要求光波从空气进入光纤芯线后，在芯线和包层的分界面上发生全反射，从一端传至另一端，确定入射角的最大值。 解：在芯线和包层的分界面上发生全反射的条件为 由于 所以 故 光纤的工作是需要一定的角度条件的 电离层是一种频率选择性的信道，对中波、短波都能利用反射实现远距离的通信。 思考: 为什么要求电磁波的辐射需要一定合适的角度？ 为什么对地面的仰角越小，传播距离越远？ 电离层为什么存在多径效应?同时覆盖又有死区？ 电磁波垂直对上打，能否用于通信？ 2. 全透射和布儒斯特角 ——平行极化波发生全透射。 当θi＝θb 时，Γ// = 0 全透射现象：反射系数为0 ——无反射波。 布儒斯特角（非磁性媒质） ： 讨论 产生全透射时， 。 在非磁性媒质中，垂直极化入射的波不会产生全透射。 任意极化波以θi＝θb 入射时，反射波中只有垂直极化分量—— 极 化滤波。 圆极化波以θi＝θb 入射时，透射波中只有平行极化分量—— 直线极 化滤波。 θb的推证 例6.3.3 一平面波从介质1 斜入射到介质与空气的分界面，试计算：（1）当介质1分别为水εr ＝81、玻璃εr ＝9 和聚苯乙烯εr ＝1.56 时的临界角θc ；（2）若入射角θi = θb ，则波全部透射入空气。上述三种介质的θi =？ 解： 水 玻璃 聚苯乙烯 介质 临界角 布儒斯特角 注意：二区如果是损耗媒质，其阻抗变换关系为 用于习题6.22的讨论 在计算多层媒质的第一个分界面上的总反射系数时，引入等效波阻抗概念可以简化求解过程。 则媒质②中任一点的波阻抗为 定义媒质中任一点的合成波电场与合成波磁场之比为该点的波阻抗 ，即 在z＝0 处，有 由此可见， 即为媒质②中z