电磁场与电磁波基础(第6章).pptVIP

1. 波的数学形式 解： （1） 波沿+Z轴方向传播; （rad/m） 试求（1） 及传播方向；（2）E 的表达式； （3）S 的表达式； 巳知自由空间中 例题 V/m （3） （2） 6.5 波的极化 其中 在空间中的一点，电场 可表示为 均匀平面波是横波，即对于沿着z方向传播的波来说，其场量 没有z方向的分量，但却可以有x、y方向的分量，如 和 。 并且 以及波的传播方向三者之间 构成了一个相互垂直的正交系统 式中 分别为 和 的振幅， 分别为 和 的相位。 定义 均匀平面波传播过程中，在某一波阵面上，电场矢量的 振动状态随时间变化的方式为波的极化(或称为偏振) 一般情况下， 和 这两个分量的振幅和相位不一定相同，所以在同一波阵面上，合成场量的矢量的振动状态（大小和方向）随时间变化的方式也就不同。 极化（polarization）通常是用电场矢量 的尖端在空间随时间变化的轨迹来描述的。 定义 1. 如果矢量的尖端在一条直线上运动，称之为线极化波。 2. 如果矢量的尖端的运动轨迹是一个圆，则称之为圆极 化波。 3. 椭圆极化波：电场 的尖端的运动将描绘出一个椭圆。 （1） 如果用右手的拇指指向波传播的方向，其它四指所指的方向正好与电场矢量运动的方向相同，这个波就是右旋极化波。 （2） 如果用左手的拇指指向波传播的方向，其它四指所指的方向正好与电场矢量运动的方向相同，这个波就是左旋极化波。 4. 无一定极化的波，如光波，通常称为随机极化波。 一般椭圆极化波方程推导 注意 上式分别平方后相加得 这是一个非标准形式的椭圆方程，它表明一般情况下 和 的合成波矢量的端点轨迹为一椭圆，即合成波为椭圆极化波。 将两式分别乘以 和 后相减得 将两式分别乘以 和 后相减得 特殊情形 情况1 （直）线极化(1) 或 这是直线方程，它说明:平面波在自由空间传播时，在不同时刻、不同位置，电场强度的两个分量虽取不同的值，但其电场矢量的端点总是在一条直线上变化（如右图所示）.所以该波是线极化波，该直线在第一、三象限。 线极化波(1) 当 ，其中 为整数，则椭圆方程变为 情况2 （直）线极化(2) 这也是直线方程，其电场矢量的端点也是在一条直线上变化， 该直线在第二、四象限，如下图所示，所以该波也是线极化波。 线极化波(2) 当 ，其中 为整数，则 椭圆方程变为 或 直线（ 电场 ）和x轴之间的夹角 满足 分析 情况3 右旋圆极化 右旋圆极化波 当 ，并且 ，则椭圆方程变为 这是一个以 为半径的圆的方程，故为圆极化波。 电场 与x方向的夹角将由动点坐标 和 决定 即 从上式可以看出，由于kz是一个与时间无关的常量，所以 角将随时间t的增加而变大，即电场 与x轴的夹角将随时间t的增加而变大，这时电磁波在传播方向上以z轴为旋转轴，在空间向右旋转着螺旋前进，因此，将这种波称为右旋圆极化波。 分析 情况4 左旋圆极化 左旋圆极化波 当 ，并且 ，则椭圆方程变为 这也是一个以 为半径的圆的方程，故为圆极化波。 电场 与x方向的夹角将由动点坐标 和 决定 即 从上式可以看出，由于kz是一个与时间无关的常量，所以 角将随时间t的增加而减小，即电场 与x轴的夹角将随时间t的增加而变小，这时电磁波在传播方向上以z轴为旋转轴，在空间向左旋转着螺旋前进，因此，将这种波称为左旋圆极化波。 分析 情况5 右旋椭圆极化 这是一个标准的椭圆方程，故为椭圆极化波。 右旋椭圆极化波 当 ，但 ，则方程变为 电场 与x方向的夹角将由动点坐标 和 决定 即 从上式可以看出，当 时，与 相比 ， 的相位超前，因