电磁场与波课件教学PPT第五 均匀平面波在无界媒质中的传播.ppt

第五章 均匀平面波在无界媒质中的传播 * 面对的问题! 分析方法? 关联的一般性参量和概念？ 应用中的典型问题？ 第五章 均匀平面波在无界媒质中的传播 * 5.2.1 极化的概念 空间固定点处，电场强度的矢端随时间变化的轨迹。线、圆、椭圆 波的极化 矢端的变化，表现为矢量的坐标分量大小的变化 研究矢量分量随时间的变化，需从场矢量的瞬时表达式出发。如对于均匀平面波， 分析方法 结论: 1) 矢端的时间变化规律，决定于各分量幅度和初相的大小 2) 任意极化均可由线极化合成得到！ 第五章 均匀平面波在无界媒质中的传播 * 不失一般性，设一均匀平面波沿+z 方向传播，则其一般表示为： 矢端方程 在直角坐标系下： （一）矢端的参数方程 一般为非线极化 在极坐标系下： （二）矢端方程 第五章 均匀平面波在无界媒质中的传播 * 面对的问题! 分析方法！ 关联的一般性参量和概念？ 应用中的典型问题？ 第五章 均匀平面波在无界媒质中的传播 * 极化的状态 线极化 左旋极化(z向波) 右旋极化(z向波) 右旋极化(-z向波) 左旋极化(-z向波) 结论: 极化状态决定于电场矢量坐标分量的初相差 第五章 均匀平面波在无界媒质中的传播 * 5.2.2 线极化波 随时间变化 结论：任何两个同频率、同传播方向且极化方向互相垂直的线极化波，当它们的相位相同或相差为±π时，其合成波为线极化波。 常数 条件： 或 则矢端参数方程简化为： 第五章 均匀平面波在无界媒质中的传播 * 5.2.3 圆极化波 条件： 常数 结论：任何两个同频率、同传播方向且极化方向互相垂直的线极化波，当它们的振幅相同、相位差为±π/ 2 时，其合成波为圆极化波。 矢端方程： 左旋圆极化波 右旋圆极化波 第五章 均匀平面波在无界媒质中的传播 * 右旋圆极化波 o Ex y x E Ey a 左旋圆极化波： 右旋圆极化波： 左旋圆极化波 o x E y x E y E a 第五章 均匀平面波在无界媒质中的传播 * 一般情况下， 5.2.4 椭圆极化波 第五章 均匀平面波在无界媒质中的传播 * 合成波极化的小结 线极化：?φ＝0、±? 。 ?φ＝0，在1、3象限；?φ＝±? ，在2、4象限。 椭圆极化：一般情况 对+ z 方向波， 0 ?φ ? ，左旋；－? ?φ＜0，右旋 。 圆极化：?φ＝±? /2，Exm＝Eym 。 对+ z 方向波，“＋”，左旋圆极化；“－”，右旋圆极化。 电磁波的极化状态取决于Ex和Ey的振幅Exm、Eym和相位差 ?φ＝φy－φx 极化形式 第五章 均匀平面波在无界媒质中的传播 * 例5.2.1 说明下列均匀平面波的极化方式。 ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) 解：（1） （2） （3） （4） 左旋圆极化波 右旋圆极化波 线极化波 左旋椭圆极化波 第五章 均匀平面波在无界媒质中的传播 * 旋向判断：对于瞬时情况，任取两个时刻，画出矢端位置，以时间滞后矢端转向与传播方向满足右（左）手螺旋确定；对于复数形式，根据波沿相位滞后的方向传画出矢端转向，再利用矢端转向与传播方向满足右（左）手螺旋确定。 第五章 均匀平面波在无界媒质中的传播 * 对沿任意方向传播的平面电磁波极化方式的判断 线极化： 圆极化： 椭圆极化： 第五章 均匀平面波在无界媒质中的传播 * 1、已知一平面波电场为 ，传播方向为？极化方式为？ 2、请判断电磁波 的极化情况 传播方向为x方向 左旋椭圆极化 由所给传播因子知： 左旋椭圆极化 第五章 均匀平面波在无界媒质中的传播 * 5.2.5 极化波的分解 任何一种极化的均匀平面波也可分解成两个旋向相反、振幅不等的圆极化波的叠加 任何一种极化的均匀平面波可分解成两个线极化波的叠加 证明方法： 任何一个线极化波都可以表示成旋向相反、 振幅相等的两圆极化波的叠加,即 圆极化波具有两个与应用有关的重要特性: (1) 当圆极化波入射到对称目标(如平面, 球面等)上时, 反射波变为反旋向的波, 即左旋波变为右旋波, 右旋波变