反射系数折射系数.PPT

三、电磁波垂直入射时1区的场 1、垂直入射时的反射率 垂直入射时， ，此时 对于垂直入射的情况，因入射线、反射线和折射线重合，极化形式的名称可以任意规定，并且两种极化的反射系数和折射系数应该相同。 为了讨论方便，今后对垂直入射问题一般都视为垂直极化，并将反射系数R⊥简记为R，即 菲涅耳公式 ★★★★★ 2、1区的总电场和总磁场 3、行驻波 将电场表达式稍加变换可得 忽略Ei0的初始相位常量，令其等于实数Em，1区总电场瞬时值为 行波 驻波 + 行驻波 4、驻波比 1区中的电磁场也可以写作 可以将其理解为向z方向传播的一个平面波，它的振幅为 以上两式是以z为变量，以为λ/ 2周期的周期性函数。 其性质可以分两种情况讨论： ①当电磁波由光密媒质入射到光疏媒质上时 处，为电场振幅的最大点和磁场振幅的最小点 处，为电场振幅的最小点和磁场振幅的最大点 ★场强振幅的最大点处称为波腹，最小点处称为波节。 ②当电磁波由光疏媒质入射到光密媒质上时 情况与①时正好相反。 ③驻波比 电(磁)场的最大振幅值与最小振幅值之比称为驻波系数或驻波比(VSWR)，记作ρ，即 反之，也可以用驻波系数 ρ表示反射系数|R| 5、功率反射系数和功率透射系数 在界面两侧的入射波、反射波和折射波的平均坡印廷矢量为 微波工程中常用 功率透射系数 功率反射系数 由以上两式可得 可见，垂直入射到理想媒质界面上单位面积的入射波功率等于反射波功率与折射波功率之和，这一关系附合能量守恒关系。 §8.7 全折射和全反射 一. 全折射 全折射：当电磁波以某一入射角入射到两种媒质界面上时，如果反射系数为零，全部电磁能量都进入第二种媒质，这种情况称为全折射。 布儒斯特角：出现全折射时对应的入射角。记作 θB 1. 垂直极化波情况 若无反射，则 即 将上式两边平方，并利用 ②若 则成为同一媒质，不存在折射的问题。 可得 对于一般的 非磁性媒质 ①若 则上式无解，即不存在这样的入射角； 故垂直极化波只有在两种不同的磁介质界面上才可能产生全折射。 2. 平行极化波情况 若无反射，则 即 结合折射定律可得 发生全折射时 因此 可见，发生全折射时，折射角与入射角互为余角。 应用：起偏器——将圆极化光转化为“偏振光”。 因此，布儒斯特角为 对于一般的 非磁性媒质 二. 全反射 全反射：当电磁波入射到媒质界面上时，如果反射系数|R|＝1，则投射在界面上的电磁波能量全部反射回媒质1，没有平均能流进入媒质2，这种现象称为全反射。 临界角：发生全反射的最小入射角。记作：θ0 根据折射定律 可知，若 ，即电磁波由光密媒质入射到光疏媒质界面上时，在入射角大于一定数值后，就会出现 的情况。此时在实数域内不存在确定的折射角。我们说此时发生了全反射。 对分界面两侧均为非磁性介质的情况 可见 时的入射角就是临界角 ★全反射时|R|=1 当 时， 于是折射角的余弦为 （只能取负号） 对于垂直极化波 对于平行极化波 代入反射系数公式得 将A , B代入相位表达式，得 可见，均匀平面波发生全反射时，反射系数|R|=1， 但反射波的相位产生了 的滞后，且 值与极化状态有关。 应用：将线极化波转换为圆极化波。 ★全反射时媒质2中的电磁场 媒质2中的波矢量为 电场复矢量 等振幅面：αz = C 等相位面：βx = C 沿x方向传播的电磁波能量集中在界面附近，这种能量分布的电磁波称为表面波。 慢波： ★全反射的应用 ②介质波导和光纤 ①将线极化波转换为圆极化波。 §8.8 有耗媒质界面的反射和折射 假定2 区为导电媒质，则传播常数k2 为 所以电场复矢量 令 于是媒质2 中折射波的电磁场复矢量可写成 这是一个衰减的平面波，等相位面和等振幅面分别为 等相位面的法线方向与z轴的交角 称为等效折射角 对于理想导体有 所以 因此 电磁波的能量将全部返回介质1中而不能进入理想导体。 ★若1区为理想电介质