平面电磁波(VII)(B422黑白版).ppt

Review 多层介质中的电磁波 第25讲 平面电磁波(VII) 均匀平面电磁波向理想介质分界面的斜入射 相位匹配条件 斯涅尔定律 反射系数和透射系数 介质1中的合成电磁波 均匀平面电磁波向理想导体分界面的斜入射 垂直极化 平行极化 均匀平面电磁波的全反射与全透射 理想介质分界面的斜入射 相位匹配条件 理想介质分界面的斜入射 入射波、反射波、透射波的电场强度矢量 在z=0处分界面两侧电场强度切向连续 理想介质分界面的斜入射 斯奈尔定律（Snell’s Law） 入射面：入射波传播矢量与分界面法向构成的平面 入射角：入射波传播矢量与分界面法向之间的夹角 反射角：反射波传播矢量与分界面法向之间的夹角 透射角：透射波传播矢量与分界面法向之间的夹角 假设入射波传播矢量在xoz面，由相位匹配条件： 理想介质分界面的斜入射 反射定律：入射角等于反射角 对于非磁性媒质，μ1=μ2=μ0 斯奈尔定律 介质折射率 理想介质分界面的斜入射 反射系数和透射系数 电磁波的分解 均匀平面电磁波，不论何种极化方式，都可以分解为两个正交的线极化波： 一个极化方向与入射面垂直，为垂直极化波(TE)； 另一个极化方向在入射面内，为平行极化波(TM) 由叠加定理知，分别求得这两个分量的反射波和透射波，就可获得任意取向入射波的反射波和透射波。 理想介质分界面的斜入射 1) 垂直极化波(TE) 理想介质分界面的斜入射 在z = 0分界面上电磁场切向连续 利用折射定律 k1 sinθi = k2 sinθt 理想介质分界面的斜入射 对于非磁性媒质，μ1=μ2=μ0 理想介质分界面的斜入射 垂直入射时，θi =θt = 0，菲涅尔公式还原成垂直入射理想介质时的反射系数和透射系数 透射系数总是正值。 当ε1 ε2时，由折射定律知，θi θt ，反射系数是正值； 当ε1 ε2时， θi θt，反射系数是负值。 理想介质分界面的斜入射 2) 平行极化波(TM) 理想介质分界面的斜入射 应用分界面z = 0处电磁场量的边界条件和折射定律有 如果θi = 0，那么θr = θt = 0 理想介质分界面的斜入射 对于非磁性媒质，μ1=μ2=μ0 理想导体分界面的斜入射 对于均匀平面波斜入射半无限大理想导体区域时，同样可以把入射波分解成为垂直极化波和水平极化波 考虑到理想导体的波阻抗为零 回顾垂直极化波入射时的理想介质，可得垂直极化的反射系数和透射系数： 回顾水平极化波入射时的理想介质，平行极化的反射系数和透射系数 理想导体分界面的斜入射 1) 垂直极化 区域I中的合成电磁波 合成电磁波为沿x方向传播的TE波，相速度为 坡印亭矢量 理想导体分界面的斜入射 合成电磁波的振幅与z有关，是非均匀平面电磁波 合成电磁波沿z方向仍然为驻波分布，电场强度波节点离分界面的位置： 在该点 处，切向电场和法向磁场为零，符合导体边界条件，若在该处放置导体片，不影响原来的场分布 在两块平行理想导体板间可以存在沿导体表面传播的电磁波，导体板称之为平行板波导，波导中传播的电磁波称为导行电磁波或导波。 理想导体分界面的斜入射 2) 平行极化 若电场强度矢量平行于入射面斜入射到理想导体表面，介质1中的合成电磁波是沿x方向传播的TM波，垂直于理想导体表面的方向是驻波分布。 斜入射电磁波也不能透入理想导体 垂直极化时介质1中的合成电磁波 理想导体分界面的斜入射 仍然以入射波在XOZ面为例 垂直极化造成的行波(x方向)和驻波(z方向) 波导中TE波概念 (E只有垂直于传播方向的分量) 理想导体分界面的斜入射 平行极化造成的行波(x方向)和驻波(z方向) 波导中TM波概念 (H只有垂直于传播方向的分量) 理想导体分界面的斜入射 均匀平面波电磁波的全透射 均匀平面电磁波向平面分界面斜入射，对于非磁性介质，不论是垂直极化还是水平极化斜入射： 透射系数总为正 反射系数可正、可负、可为零 若反射系数的模值为1，入射电磁波能量被分界面全部反射回介质1； 若反射系数的模值为0，入射电磁波的能量全部透射入介质2； 什么条件下发生全反射和全透射？ 第二次大作业 推导平行极化的均匀平面波倾斜入射到两种不同媒质的边界面上的反射系数和透射系数；并写出反射波和透射波的电磁场表示式；如果媒质1的 ，而媒质2的 ， 试重新写出透射波的表示式，并在图中画出反射波和透射波的传播方向。 * 主讲：李龙 电磁场与电磁波 Field and Wave Electromagnetics Incident Reflected x z I II III 垂直入射多层介