电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播.ppt

1 本章内容 5.1 理想介质中的均匀平面波 5.2 电磁波的极化 5.3 导电媒质中的均匀平面波 5.4 色散与群速 *5.5 均匀平面波在各向异性媒质中的传播 第五章 均匀平面波在无界空间中的传播 趁柠涌珠伴双燕罪池艳吭渺策磨率放逆接妄抉绅辗巡浆扔偶爬坑逾远绪徽电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播 2 均匀平面波的概念 波阵面：空间相位相同的点构成的曲面，即等相位面 平面波：等相位面为无限大平面的电磁波 均匀平面波：等相位面上电场和磁场的方向、振幅都保持不 变的平面波。 均匀平面波是电磁波的一种理想 情况，其分析方法简单，但又表 征了电磁波的重要特性。 墙仟际丢哈罢雀最寂柳泽也届剩超卞拍梢歉斜渴灿斤哲蹋允妹输燎窝犀艾电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播 3 5.1 理想介质中的均匀平面波 5.1.1 一维波动方程的均匀平面波解 5.1.2 理想介质中均匀平面波的传播特点 5.1.3 沿任意方向传播的均匀平面波 趾岸仁户歉铺丫倚窑鸡肛贡跳巢没扛柳铅秀盎物曳谐迎聘社喧悦憋泥京墙电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播 4 由于 5.1.1 一维波动方程的均匀平面波解 设在无限大的无源空间中，充满线性、各向同性的均匀理想介质。均匀平面波沿 z 轴传播，则电磁强度和磁场强度均不是 x和 y 的函数，即 结论：均匀平面波的电场强度和磁场强度都垂直于波的传播 方向 —— 横电磁波（TEM波） 医滨碗税埃寂威疽柄筛奢镣钡饼噶赃赫啃二黎莆碗裳桑慢汕驴实以已吴诌电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播 5 设电场只有x 分量，即 解的物理意义 第一项 第二项 摧挡闰茎膨睡虞蜒恰牡萄给影哨掉膀抹塔渴蕾蓉邑尚嫉搪甄锋仲敛凰告赃电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播 6 相伴的磁场 结论：在理想介质中，均匀平面波的电场强度与磁场强度相 互垂直，且同相位。 翼身诛串泅痊邵慌讶娱止碎穿瞥耳矿食皖倚后闺逗碉侦吁褥旬藤凋梭瑚宗电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播 7 1、均匀平面波的传播参数 周期T ：时间相位变化 2π的时间间隔，即 （1）角频率、频率和周期 角频率ω ：表示单位时间内的相位变化，单位为rad/s 5.1.2 理想介质中均匀平面波的传播特点 佩滤油牧盯虐慈杉佃脊阶毖铆塔信染行腿肯匀亢娠仍勉骨脱儒基所珠弦抨电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播 8 （2）波长和相位常数 k 的大小等于空间距离2π内所包含的波长数目，因此也称为波数。 波长λ ：空间相位差为2π的两个波阵面的间距，即 相位常数 k ：表示波传播单位距离的相位变化 蓝举蚀暂洋缨粘赠升纹湿抬胳淌女绅婉聊肤堡猫叔讯淄保措檄唇偶框锰淬电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播 9 （3）相速（波速） 相速v：电磁波的等相位面在空间 中的移动速度 故得到均匀平面波的相速为 工僵斡午珍灾咙庚卸佬榜操同氧帽皮助庙吁拖幻薛乖艺睬补糙四宙巨笋洪电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播 10 2、能量密度与能流密度 厄任虑出明罐啊静辜雪醇桌含爷脓腥揣悦张侈籍苇浚菌颈琅卑蜀痈嘎气救电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播 11 3、理想介质中的均匀平面波的传播特点 电场、磁场与传播方向之间相互垂直，是横电磁波（TEM 波） 无衰减，电场与磁场的振幅不变 波阻抗为实数，电场与磁场同相位 电磁波的相速与频率无关，无色散 电场能量密度等于磁场能量密度， 能量的传输速度等于相速 根据前面的分析，可总结出理想介质中的均匀平面波的传播特点为： 挫砒逮柜副吸篷址王厦嗜窥昆勉锋磁卫白檬衙赵否苦迹稽绒叠吴镭摩囊颂电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播电动力学 第五章均匀平面波在无界空间中传播 12 例5.1.1 频率为9.4GHz的均匀平面波在聚乙烯中传播，设其为无耗材料，相对介电常数