理学第十八讲平面电磁波.pptx

1有耗媒质中的均匀平面波解相速，群速，色散电磁波的极化波的分解向任意方向传播的均匀电磁波

2电场磁场电磁波

3等相面：相位相等等幅面：幅度相等平面波：等相面为平面均匀平面波：等相面与等幅面重合且为平面非均匀平面波，TEM波均匀平面波：

4

50

6三维波动方程

7矢量标量

8

9同理:

10

11证明

12证明:是的解。令

13

14

15

161

17返回

18C:光速的物理意义u:

19fr0t=0frr方向为传播方向

20fr0t=0f-r方向为传播方向0

21向r增加方向传输的波向r减少方向传输的波叠加均匀平面波:等相面为平面,且等相面与等幅面重合。取传输方向r为z方向。作业：

22复习并作业：等相面为xoy平面的均匀平面波一维波动方程及解答。3。

23均匀波传播方向为r，r=常数的面上相位及幅度为常数均匀平面波将传播方向取为z轴，等相面为z=常数。在位等相面上，与x,y变量无关。

2400

25000

26Z分量：=常数，讨论时变场。可取同理：

27观察：向的耦合关系

28x分量：y分量：z分量：

29x分量：y分量：z分量：

30=常数，＝常数对时变场，可取

31已有解答应为：f与g的关系：

32自由空间波阻抗与具有相同的波形，幅度差传播方向为与具有相同的波形，幅度差传播方向为

33xyz传播方向zyx传播方向独立解独立解

34两组独立的解

35同理：均匀平面波可用四组独立的解组合构成：

36

37UPW传播特性2自由空间：3自由空间：

38一般均匀介质的空间

39正弦律时变场正弦解:与时间的关系为或例如:引入复矢量:表示符号

40与的关系:

41同理:

42复数形式场元解:注意:

43简单媒质:作业:由简单媒质的场定律推导复数形式场定律

44正弦律均匀平面波

45同理齐次复数波方程

46z方向传播的平面波（z=常数为等相面）可得：

47解：同理：

48通过复数形式的场定律，可得到与之间的关系。

49V（速度）V（速度）

50+z方向传的波-z方向传的波正z:

51

52物理含义从场的时域表达式：可知：代表了相位。弧度/时间：波相位随时间的变化弧度/距离：波相位随空间的变化

53设y0xz

54与同时存在（大小相同）

55

56写出时域表达式合成波的相位与无关且与间有的相差此波为纯驻波

57合成波幅度沿z轴呈正弦规律变化波节点波腹点波节点波腹点作业：求解E,H的波节波腹点，并画出在不同z值时波振幅的示意曲线，并总结规律

58纯驻波的特性:1.相位上电场磁场

592.空间位置上电场磁场3.方向上电场磁场x方向y方向“三个90度”关系

60驻波波动过程:将观察点置于某一波前上,随着时间的增加,观察点作上下振动。画p359上的图10.4

61复数形式的玻印廷定理与时间无关

62定义:显然给出的是的时间平均值.

63电磁波的极化重点:电磁波极化的概念,区分,及物理特征.波的极化:讨论电磁波的电场矢量的矢量末端,随时间的变化,在空间的描述轨迹.举例:当t变化时,矢量末端在空间描述的轨迹为

64yx

65xytoxy

66讨论电场的两个分量与极化的一般关系:设:显然

67因此

68整理后有:

69椭圆方程

70a,b,c为固定值.当t变化时,改变,故变化.AB椭圆

71讨论:y方向的线极化.x方向的线极化.

72极化方向为方向.

73轨迹为圆,故为圆极化,如果用前示的方法,可以看出两种情况下,绕原点转动的方向是相反的.

74轨迹为椭圆,故为椭圆极化.(有两个相反的转动方向)

75极化方向工程判断法以向+z方向传播的均匀平面波为例,说明如何判断极化(包括旋转方向)虚部实部

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77线极化:或或同理系数与有关

78圆极化极化旋转方向由下面方法确定：(左右手规则)：拇指为波传播方向，四指为的旋转方向：满足右手关系时为右旋圆极化；满足左手关系时为左旋圆极化。

7932-2-3-z为传播方向.右旋椭圆极化.例：

80总结:在无源,无耗简单媒质中,以z=常数的面为等相面的正旋解均匀平面波满足的方程为其解为:

81其中向+z方向传播的波为其中向-z方向传播的波为

82波的分解下面讨论考虑媒质有耗的情况

83平面波在有耗媒质中的传播重点理解:由于媒质有耗,电磁波在传播过程中的衰减特性.媒质的损耗是通过