【电动力学课件】4-1-2 平面电磁波-反射和折射.pdf

第四章 电磁波的传播 在迅变情况下，电磁场以波动形式存在。变化着 的电场和磁场互相激发，形成在空间中传播的电 磁波。 由于在广播通讯、光学和其他科学技术中的广泛 应用，电磁波的传播、辐射和激发问题已发展为 独立的学科，具有十分丰富的内容。 本章只介绍关于电磁波传播的最基本的理论，下 一章再讨论辐射和激发问题。 1 平面电磁波是交变电磁场存在的一种最基本的形式。 主要内容： 1. 无界空间中平面电磁波传播的主要特性 2. 电磁波在介质界面上的反射和折射 从电磁理论出发导出光学中的反射和折射定律． 3. 有导体存在时的电磁波传播问题。 说明电磁波在导体内有一定的穿透深度，在良导 体内只有很小部分电磁能量透入，因而良导体成 为电磁波存在的边界。 2 4. 有界空间的电磁波． 微波技术中常用的谐振腔，传输线和波导都属 于有界空间中的电磁波问题．在这两节中我们 以谐振腔和波导为例说明电磁波边值问题的解 法． 3 §4.1 平面电磁波 一、电磁波的波动方程 在没有电荷电流分布的自由空间 （或均匀介质）中  ∂B (1) E ∇× −  ∂t  ∂D (2) ∇×H  ∂t ∇⋅D 0 (3) ∇⋅B 0 (4) 这就是本章研究电磁波的传播所用的麦克斯韦方 程组。 4 1. 真空中的波动方程: D=εE ，B=µH ，取(1)式的旋度，得 0 0 2 ∂ ∂ E ( ) ∇× ∇×E − ∇×B −μ ε ∂t 0 0 ∂t2 ( ) 2  ∇× ∇×E ∇(∇⋅E ) −∇ E ∇⋅E 0 2 2 ∂ E ∴ ∇ E −µ ε 0 0 0 ∂t2