电磁波理论 第6章 平面电磁波.pptVIP

波的迭加 N个波迭加 传播常数 介质与良导体 介质 传播常数（衰减常数、相移常数） 低损耗媒质的衰减常数是一正数，且与电导率成正比。在上式中的相位常数与理想媒质的值的差别极小 。 传播常数的物理解释 低损耗媒质的本征阻抗是复数，电场强度与磁场强度不再同相。 相速为 损耗能量 良导体 波阻抗 波矢 穿透深度 定义：平面波在良导体中传播了 距离后，其振幅减小到原来的 或0.368，称为导体的趋肤深度或穿透深度。 等效电阻 等效电阻等于良导体波阻抗的电阻部分 频率越高，趋肤越浅 例题p166 电磁波的极化 前边所讨论的平面电磁波由 和 构成，我们说它是在x方向极化的 定义：所谓极化是指在空间任一固定点上电磁波电场矢量的空间取向随时间变化的方式，它用 的矢端轨迹来描述。 电磁波的极化 因为有两个与传播方向垂直的线性无关的方向，所以沿同一传播方向可以有两种极化方向不同的平面电磁波。若这两种波同时存在，它们迭加的结果可形成不同的极化状态。即 复数形式 三角形式 正弦平面电磁波在不同媒质界面的垂直入射 两种介质分二半，无限大平面为分界面。 满足右旋关系 入射波 反射波 透射波 正弦平面电磁波在不同媒质界面的垂直入射 分界面上,电场切向连续，磁场切向连续 联立解得： 正弦平面电磁波在不同媒质界面的垂直入射 定义：反射系数 （以电场为准） 折射系数（以电场为准） ： 波与传输线比较 理想介质σ=0中的TEM波和理想传输线中的TEM波 波与传输线比较 垂直入射 空间场强的分布 理想导体表面的垂直入射，（导体内不能存在 ） 透入深度为零，导体内不存在电磁波，即 1．表面 反射系数 在分界面上 面电流 2．空间场强分布 §6.6 分界面上反射，折射的一般规律（斜入射） 当任意入射时，xoy表示介质面，传播方向不再是z方向，设波的传播（常数）矢量为 ，其方向代表波的传播方向，大小为波在媒质内的波数 为了简化数学表达式，选入射角与zox重合，于是有 两式相减并平方得： 左边 ＝ 右边 同理， 再相加 中心在坐标原点（因不含一次项）， 当 时 识别左、右旋 角度 驻波，波腹波节交替出现 边界面上 在分界面各点都满足上式，所以，与x，y 无关 6.5.1 理想介质中垂直极化波的斜入射 媒质1： 媒质2： 1. 在z=0 平面上, E1t=E2t , 有 等式对任意x成立,必有 用 代入上式, 得 可见 反射角=入射角——反射定律； ——折射定律，斯耐尔定律。 图6.5.4 局部坐标 2.在 z=0 平面上,E1t=E2 t , H1t=H2t ,有 联立求解两式,得到菲涅尔公式 反射系数 折射系数 若为正入射, 则 和 6.5.2 理想介质中平行极化波的斜入射 1. 在 z=0平面上 , E1t=E2t , 同上分析, 有 反射定律 折射定律 2. 在 z=0 平面上 , E1t=E2t , H1t=H2t ,有 联立解后,得到平行极化波的菲涅尔公式 反射系数 折射系数 若为正入射, 则 和 6.5.3 理想介质中的全反射和全折射 1. 全反射 根据折射定律 全反射条件： （电磁波从光密媒质到光疏媒质）， 全反射时，折射波在分界面表面（区域2）沿着x方向传播， 沿x方向传播的电磁波又称为分界面上的表面波。如介质波导就是一种表面波传播系统。 当 即 时的反射现象称为全反射。 入射角 = 临界入射角 此时 仍为全反射，折射波一方面在分界面表面沿x方向传播，另一方面沿 z 轴方向按指数形式衰减。 例 6.5.1 一介质棒的介电常数 ,电磁波从棒的一端以任意角度 入射, 临界入射角 当 ，即 时，发生全反射 即 解得 介质棒内的电磁波以大于 的角度投射到介质与空气分界面并发生全反射时，可使电磁波沿介质棒轴向传播，称为介质波导，如光纤。 电磁波只在棒内传播,直到另一端射出,求该棒的相对介电常数 的取值范围。 解： 由 及 折射定理 全反射条件 图6.5.5 介质波导 2．全折射 当反射系数 时，发生全折射（即无反射波）。 折射定律 b. 解