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第八章各向异性媒质中的电磁波§8-3电磁波在磁化铁氧体中的传播一、磁化铁氧体简介磁化铁氧体是典型的各向异性磁媒质，各向异性表现在磁感应强度矢量B与磁场强度矢量H的关系上，其磁导率是张量。而对电场仍呈现各向同性，其介电常数仍是常量。铁氧体由铁、氧、锌和微量的其他金属(例如镍或锰)烧结而成，其相对磁导率?r可达几千，与钢铁等铁磁材料相当，其电导率???仅为10?6?S/m数量级，可近似看成是绝缘体。加有恒定磁场B0的铁氧体通过电磁波时，将对磁场呈现出各向异性的电气特性。磁化铁氧体电导率?很低，传导电流小，电磁波在传播过程中引起的衰减很小。所以在工程中被广泛用来制作各种微波器件。第29页，共43页，星期日，2025年，2月5日第八章各向异性媒质中的电磁波二、磁介质的磁化外加恒定磁场的磁感应强度为，则磁场强度矢量与磁感应强度矢量之间的关系可以用矩阵来联系，即(8-3-7)(8-3-8)(8-3-9)(8-3-10)可以证明，在磁化铁氧体中：第30页，共43页，星期日，2025年，2月5日第八章各向异性媒质中的电磁波其中ωg是磁旋频率，ωm是铁氧体圆频率?，分别按下式来计算：(8-3-11)M0是恒定磁场的磁化强度矢量。把式(8-3-7)展开，得：(8-3-12)正常情况下，磁化铁氧体的恒定磁场强度远大于交变磁场的量值，即H0H，M0M，磁感应强度B0很大。电磁波通过磁化铁氧体，磁化铁氧体呈现各向异性特性。给定工作频率f，改变恒定磁场H0大小，即改变?g，?1和?2值也改变。?g??，?1和?2?∞，称为铁磁共振。通常磁化铁氧体工作在共振点附近。因为有损耗，实际上?1和?2不会无限大。第31页，共43页，星期日，2025年，2月5日第八章各向异性媒质中的电磁波**第1页，共43页，星期日，2025年，2月5日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．第2页，共43页，星期日，2025年，2月5日第八章各向异性媒质中的电磁波等离子体: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”。第3页，共43页，星期日，2025年，2月5日第八章各向异性媒质中的电磁波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：第4页，共43页，星期日，2025年，2月5日第八章各向异性媒质中的电磁波则：(8-1-3)可以证明：(8-1-4)(8-1-6)第5页，共43页，星期日，2025年，2月5日第八章各向异性媒质中的电磁波其中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。此时的介电常数称为张量介电常数。(8-1-8)结论：注：该张量介电常数是在外加恒定磁场的条件下得到的。第6页，共43页，星期日，2025年，2月5日第八