[工学]第八章+各向异性媒质中的电磁波.pptVIP

三、磁化铁氧体中电磁波的波动方程 1．波动方程的建立 磁化等离子体中，（无源区）麦克斯韦方程可写为： (8-3-13) 采用类似于推导磁化等离子体波动方程的方法可得 (8-3-17) 讨论：比较各向同性媒质中磁场 的波动方程，磁化铁氧体的波动方程中的磁导率(?)?是张量，磁场 的散度不为零。 2．磁化铁氧体中平面电磁波的传播条件 设磁化铁氧体中平面电磁波可以写成下面的形式 (8-3-18) ， ， ， 把(?)?代入式(8-3-17)，并展成三个标量形式的方程 (8-3-19) 其中 式(8-3-19)场量对x，y和z的求导，可得： 场量有非零解条件，即磁化铁氧体传播平面电磁波的条件是： (8-3-21) (8-3-26) 解出相位常数???，即可求得磁化铁氧体中平面电磁波表达式。 四、磁化铁氧体中的平面电磁波 1．正旋圆极化波与负旋圆极化波 恒定磁场 ，均匀平面电磁波传播方向与 相同，即 则传播方向的三个方向余弦分别为cos?x = cos?y = 0，cos?z = 1 将方向余弦代入系数行列式(8-3-26)，可解出： (8-3-27) 将 ?1代入(8-3-21)式： 正旋圆极化波：磁化铁氧体中圆极化波磁场强度矢量 的旋转方向与恒定磁场 的正方向之间满足右手螺旋关系。 若　　　　　， 将 ?2代入(8-3-21)式： (8-3-29) 负旋圆极化波：磁化铁氧体中圆极化波磁场强度矢量 的旋转方向与恒定磁场 的正方向之间满足左手螺旋关系。 讨论： ①正旋和负旋圆极化波的相位常数不相等，相速也不相等。 ②传播方向与恒定磁场 正向相同，则正旋圆极化波是右旋圆极化波，而负旋圆极化波是左旋圆极化波；传播方向与恒定磁场 正向相反，则正旋圆极化波是左旋圆极化波，而负旋圆极化波是右旋圆极化波。 若　　　　　 则 (8-3-32) 相应的正、负旋圆极化波的磁场强度矢量分别为 用下标“?”和“?”分别来表示正、负旋圆极化波相位常数，即 (8-3-33) 例8-3-1 由式(8-3-8)给出的张量磁导率矩阵 (?)，求磁化铁氧体中正、负旋圆极化波的各电气参数。 解：由式(8-3-12)可知，对于铁氧体中负旋圆极化波，有 负旋圆极化波有： (8-3-33) 则： 代入前一式，可得 对于负旋圆极化波，张量磁导率(?)变成了标量?－ ，为： 铁氧体中负旋圆极化波的其它参数为 同理可得铁氧体中正旋圆极化波的参数 * 第八章 各向异性媒质中的电磁波 §8-1 电磁波在磁化等离子体中的传播 一、磁化等离子体的电气特性 　如果温度不断升高，这时构成气体分子的原子发生分裂，形成为独立的原子，如果再进一步升高温度，原子中的电子就会从原子中剥离出来，成为带正电荷的原子核（称为离子）和带负电荷的电子，这个过程称为原子的电离．当这种电离过程频繁发生，使电子和离子的浓度达到一定数值时，物质状态就起了根本变化，它的性质也变得与气体完全不同．为区别于固体、液体和气体这三种状态，称物质的这种状态为等离子体． 　　我们知道物质可分为固体、液体和气体三类．任何一种物质，在一定条件下都能在这三种状态之间转变．水在一个标准大气压下，当温度降到0℃以下时，开始变成冰．而当温度升到100℃时，水就会沸腾而变成水蒸汽． 等离子体:电子、离子和中性粒子组成的游离气体。其电子的负电量和离子的正电量是相等的。大气层经太阳紫外线辐射形成的电离层、火箭喷出的废气等都是等离子体。 磁化等离子体:加有恒定磁场的等离子体。地球具有磁场，因此地球上方六十公里到几百公里的电离层是磁化等离子体。 　　我们经常看到等离子态的物质。在日光灯和霓虹灯的灯管里，在地球周围的电离层里，在大气中的闪光放电和流星的尾巴里，都能找到等离子态。等离子体从日常生活到工业、农业、环保、军事、宇航、能源、天体等方面，都有非常重要的应用． 　　等离子彩电是在两张薄玻璃板之间充填混合气体，施加电压使之产生离子气体，然后使等离子气体放电，与基板中的荧光体发生反应，产生彩色影像。等离子彩电又称“壁挂式电视”。 磁化等离子体在外加电磁场的作用下将产生运流电流。若磁化等离子体单位体积内平均电子数为N，电子在外场作用下的平均速度为v，则根据式(1-1-12) ，有 速度v与外加电场和外加磁场有关。若外加恒定磁场 → 2．磁化等离子体的极化状态与张量介电常数 由麦克斯伟方程第二式： 则： (8-1-3) 可以证明： (8-1-4) (8-1-6) 其中e为电子的电量，m为电子的质量。 ， 在恒定磁场的作用下，磁化等离子体对电场呈现出各向异性电媒质的特性。此时