电磁场及电磁波第六章平面电磁波.pptVIP

2005-1-25 第一章 电磁场的数学物理基础 第一课 第一课 第一课 引言 6.2 导电媒质中的均匀平面波的特性 6.3 色散与群速 6.4 电磁波的极化 概 念 平面波对理想导体的垂直入射 a) 入射场和反射场关系 合成场的瞬时形式为： 定义分界面上的反射系数Γ为反射波电场的振幅与入射波电场振幅之比、透射系数τ为透射波电场的振幅与入射波电场振幅之比，则 讨论： ? 和? 是复数，表明反射波和透射波的振幅和相位与入射波 都不同。 若两种媒质均为理想介质，即?1= ?2= 0，则得到 若媒质2为理想导体，即?2 = ?，则 ，故有 6.1.2 对理想导体表面的垂直入射 x 媒质1： 媒质2： z z = 0 y 媒质1为理想介质，σ1＝0 媒质2为理想导体，σ2＝∞ 故 媒质1中的入射波： 媒质1中的反射波： 则 在分界面上，反射波电场与入射波电场的相位差为π 媒质1中合成波的电磁场为 合成波的平均能流密度矢量 瞬时值形式 理想导体表面上的感应电流 其它情况下，令 ，由 4 椭圆极化波 可得到 特点：合成波电场的大 小和方向都随时间 改变，其端点在一 个椭圆上旋转。 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：其它情况；?φ ＞0，右旋，?φ ＜0，左旋 圆极化：?φ = ±? /2，Exm = Eym； 取“＋”，右旋圆极化，取“－”，左旋圆极化 电磁波的极化状态取决于Ex和Ey的振幅Exm、Eym和相位差 ?φ＝φx－φy 对于沿+ z 方向传播的均匀平面波： 例 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 5 极化波的分解 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 任何一个椭圆极化波也可以表示成旋向相反、振幅不等的两圆极化波的叠加，即 任何一个线极化波、圆极化波或椭圆极化波可分解成两个线极化波的叠加 电磁波的极化在许多领域中获得了广泛应用。如： 6 极化波的工程应用 在雷达目标探测的技术中，利用目标对电磁波散射过程中改变 极化的特性实现目标的识别 无线电技术中，利用天线发射和接收电磁波的极化特性，实现 最佳无线电信号的发射和接收。 在光学工程中利用材料对于不同极化波的传播特性设计光学偏 振片等等 如何确定分界面两侧场的分布？ 电磁波到分界面后，一部分能量被反射形成反射波，另一部分能量穿过界面，形成透射波。 实际应用中电磁波在传播中会遇到不同媒质的分界面。如：金属波导中传播的微波；光导纤维中传播的光波；地面上传播的无线电波。 6.5 均匀平面波垂直投射到理想导体表面 引言 边界条件 入射波（已知）＋反射波（未知） 透射波（未知） 现象：电磁波入射到不同媒质 分界面上时，一部分波 被分界面反射，一部分 波透过分界 面。 均匀平面波垂直入射到两种不同媒质的分界平面 入射方式：垂直入射、斜入射； 媒质类型： 理想导体、理想介质、导电媒质 分析方法： 反射波与折射波的特性由分界面两侧媒质的参数确定。 入射波：投射到分界面上的波。 反射波: 从分界面返回，与入射波 在同一媒质中传播的波。 透射波：进入分界面另一侧传播的波。 垂直入射: 入射波的传播方向与分界面的法线平行。 取理想介质1 （ ）与理想导体2 （ ）的分界面为z=0平面。均匀平面波沿z轴方向由媒质1垂直射入媒质2。 思路： BC(边界条件)： 存在切向磁场： 电场的切向分量为 0： 平面波的垂直入射 入射场 反射场 合成场 BC 叠加 由于电场沿理想导体切向为零，假设入射波是x向极化的，则反射波也是正负x向极化的(从而可相消)。 入射波： 反射波： 其中