第六章 均匀平面波的反射和透射2.pptVIP

电磁波在多层介质中的传播具有普遍的实际意义。以三种介质形成的多层媒质为例，说明平面波在多层媒质中的传播过程及其求解方法。如图所示，当平面波自媒质①向分界面垂直入射时，在媒质①和②之间的分界面上发生反射和透射。当透射波到达媒质②和③的分界面时，又发生反射与透射，而且此分界面上的反射波回到媒质①和②的分界面上时再次发生反射与透射。由此可见，在两个分界面上发生多次反射与透射现象。6.2.1多层介质中的场量关系与等效波阻抗Odz①②③??1,?1k1iH1iE1ik1rH2iE2ik2iE1rH1rk2rE2rH2rk3tH3tE3t??2,?2??3,?3x界面1界面2*第30页，共73页，星期日，2025年，2月5日媒质①和②中存在两种平面波，其一是向正z方向传播的波，另一是向负z方向传播的波，在媒质③中仅存在向正z方向传播的波。因此，各个媒质中的电场和磁场强度可以分别表示为*第31页，共73页，星期日，2025年，2月5日根据边界条件，在分界面z=d上，得在分界面z=0上，，得其中：等效波阻抗*第32页，共73页，星期日，2025年，2月5日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＝0处的波阻抗。*第33页，共73页，星期日，2025年，2月5日引入等效波阻抗以后，在计算第一层媒质分界面上的反射系数时，第二层媒质和第三层媒质可以看作等效波阻抗为的一种媒质。Odz①②③??1,?1k1iH1iE1ik1rH2iE2ik2iE1rH1rk2rE2rH2rk3tH3tE3t??2,?2??3,?3x界面1界面2Oz①②??1,?1k1iH1iE1ik1rH2E2k2E1rH1r?efx界面1*第34页，共73页，星期日，2025年，2月5日利用等效波阻抗计算n层媒质的第一条边界上的总反射系数时，首先求出第(n?2)条分界面处的等效波阻抗?(n-2)ef，然后用波阻抗为?(n-2)ef的媒质代替第(n?1)层及第n层媒质。依次类推，自右向左逐一计算各条分界面处的等效波阻抗，直至求得第一条边界处的等效波阻抗后，即可计算总反射系数。?1?2?3?(n-2)ef(3)(2)(1)(n-3)?1?2ef(1)?1?2?3?(n-2)?(n-1)?n(n-2)(n-1)(3)(2)(1)(n-3)?1?2?3?(n-2)?(n-1)ef(n-2)(3)(2)(1)(n-3)*第35页，共73页，星期日，2025年，2月5日设两种理想介质的波阻抗分别为η1与η2，为了消除分界面的反射，可在两种理想介质中间插入厚度为四分之一波长（该波长是指平面波在夹层中的波长）的理想介质夹层，如图所示。首先求出第一个分界面上的等效波阻抗。考虑到η1ηη2②①为了消除反射，必须要求，那么由上式得6.2.2四分之一波长匹配层*第36页，共73页，星期日，2025年，2月5日如果介质1和介质3是相同的介质，即，当介质2的厚度时，有同时，6.2.3半波长介质窗由此得到介质1与介质2的分界面上的反射系数结论：电磁波可以无损耗地通过厚度为的介质层。因此，这种厚度的介质层又称为半波长介质窗。*第37页，共73页，星期日，2025年，2月5日6.3均匀平面波对理想介质分界平面的斜入射本节内容6.3.1反射定律与折射定律6.3.2反射系数与折射系数6.3.3全反射与全透射*第38页，共73页，星期日，2025年，2