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工程电磁场倪光正动态电磁场Ⅱ电磁辐射与电磁波解读.ppt
? ?1 ?2 电磁波从光疏介质入射到光密介质,R// 和R? 是不等于1的实数,故不发生全反射。 ? ?1 ?2 电磁波从光密介质入射到光疏介质,分为三种情况: (1) R// 和R? 是不等于1的实数,不发生全反射。 (2) |R// |和| R? |等于1,发生全反射。 ?c —— 全反射的临界角 媒质 2 中电磁波沿界面切向传播,没有法向分量。 (3) R// 和 R? 是复数,模值为1,有相移。 媒质 2 中电磁波沿界面切向传播,沿法向有衰减场。 对于两种理想介质交界面,全反射只出现在 ?1 ?c ,且电磁波由光密介质向光疏介质传播时的情况。 5.3.3 垂直入射电磁波的反射与透射 反射系数 透射系数 T = R + 1 波由理想介质垂直入射到理想导体( ?2 ? ? )平面的情况 ? 全反射现象。此时理想介质中的合成电场呈驻波形态;合成磁场亦为驻波,两者错开 ( 空间上 ) ,相位差90°( 时间上 )。 ? 理想导体中, 、 均为零。 均匀平面电磁波垂直入射两理想介质平面的情况 媒质1中为行驻波; 媒质2中为行波; 驻波比SWR: 全反射SWR ? ? R = -1 , T = 0 匹配SWR = 1 R = 0 , T = 1 5.4 琼斯矢量和琼斯矩阵 电场强度矢量随时间在等相位面上的变化轨迹称为电磁波的极化特性。 5.4.2 波的极化 特点:Ex 和 Ey 同相或反相。 1 直线极化 合成 2 圆极化 特点:Ex 和 Ey 幅值相等,相位差90°。 合成 左旋极化波 右旋极化波 返 回 3 椭圆极化 特点:Ex 和 Ey 幅值不相等,相位不相等。 5.5 有损媒质中的均匀平面电磁波 5.5.1 波动方程及其解 ke——有损媒质的传播系数,为一复数。 有衰减的波动方程(电报方程) 设: 有损媒质中的均匀平面波 波的特征: (1) 相同点: 类比于无界空间中理想介质中的均匀平面波,其异同点为 ,TEM波; ? ? 等相位面( z =c )与等幅面一致的特征; ? 线极化波。 (2) 相异点: ? 、 时间上不同相( 滞后 为 ? 角度); ? 入射波振幅随波行进按指数规律衰减(减幅波), k? 称为衰减系数 ? k?( ? )不再是频率的线性函数。有损媒质亦称为色散媒质。 5.5.2 低损耗介质 (tan ? 1 ) 对于低损耗介质,电磁波的相速近似等于理想介质中的相速,只是振幅沿传播方向略有衰减。 5.5.3 良导体 ( ? ??? tan ? 1 ) 5.2.1 波动方程及其解 时谐电磁场的复数形式: 特性阻抗 5.2.2 均匀平面电磁波的物理意义 波的特征: ,空间正交;时间上同相; (1) “横电磁波”(TEM波) ( Transverse Electromagnetic Wave ) 理想介质中的均匀平面波 (2) 均匀平面波:在 z = c 的等相位面上,各点场量的相位、数值均相等,故有等相位面与等幅面一致的特征; (3) “波的极化”——电场强度末端对时间变化的轨迹(等相位面上)特征,为线极化波。 波的传播特性: (1) 波速,即相位速度 (2) 波阻抗 (3) 波数——每单位长度中相位的变化,或 2? 米中所含的波长数 (4) 波长 (5) 周期 能量分布与传播 与电偶极子元天线的电磁辐射远区相同。 5.2.3 波矢量 对沿任意方向传播的均匀平面电磁波,定义波矢量: k ——波数; ——均匀平面电磁波传播方向的单位矢量。 [解] 例5.2 自由空间中 试求:(1) 频率、波速、波长、波数及传播方向; (2) 电场强度; (3) 坡印廷矢量。 (1) 波沿 +z 方向传播 (2) (3) 例5.3 已知空气中均匀平面电磁波的磁场强度为 试求:(1) 波矢量和频率; (2) 电场强度的时域表达式; (3) 坡印廷矢量的平均值。 [解] (1) (2) (3) 5.3 均匀平面电磁波的反射与透射 入射平面 —— 与 界定的平面。 电磁波的反射与透射 入射波 透射波 反射波 5.3.1 反射定律与透射定律 反射定律 透射定律 (介质的折射率) 平行极化波——电场强度矢量与入射面平行 平行极化波的斜入射 5.3.2 反射系数与透射系数 垂直极化波——
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