《电磁场与电磁波教程》教学课件—平面电磁波.pptVIP

第六章 平面电磁波 6.6.2 平面波向理想介质的垂直入射 边界上的反射系数 边界上的透射系数 反射系数和透射系数的关系为 （6.100） 假设 ，则媒质1中任意点的合成电场强度和磁场强度化为 第六章 平面电磁波 6.6.2 平面波向理想介质的垂直入射 、 反射波电场与入射波电场同相相加，合成波电场为最大，磁场为最小。 合成波电场为最小，磁场为最大。 第六章 平面电磁波 6.6.2 平面波向理想介质的垂直入射 （6.107-108） 当 即 时 当 ，即 时 （6.109-110） 这时既有驻波成份，又有行波成份，故称之为行驻波。 第六章 平面电磁波 6.6.2 平面波向理想介质的垂直入射 为反映行驻波状态的驻波成份大小，定义电场振幅的最大值与最小值之比为驻波比VSWR（Voltage Standing Wave Ratio），即 （6.111） 图6.15行驻波的电磁场振幅分布 当 时，为纯行波状态，无反射波，此时全部入射功率都输入2区，称这种边界状况为匹配状态。 2区中任一点的电场强度和磁场强度分别为 第六章 平面电磁波 6.6.2 平面波向理想介质的垂直入射 入射波向z方向传输的平均功率密度为 反射波向-z方向传输的平均功率为 1区合成场向z方向传输的平均功率密度为 第六章 平面电磁波 6.6.2 平面波向理想介质的垂直入射 1区合成场向z方向传输的平均功率密度为 2区中向z方向透射的平均功率密度是 能量守恒定律 第六章 平面电磁波 6.6.2 平面波向理想介质的垂直入射 例6.8 有一均匀平面波由媒质参数为 的区域向空气媒质区域垂直入射。已知入射波电场振幅为 ，初相位为零，试求电场的反射系数、透射系数、驻波比及反射波和透射波电磁场的振幅值。 解 【补充例1 】均匀平面电磁波由空气垂直入射到水面上，设水是无损的，相对介电常数为81。试求：(1) 水平面的反射系数和透射系数；(2) 驻波比；(3)水中的坡印廷矢量。 [解] 设空气和水的相对磁导率 ，则 ： 第六章 平面电磁波 §6.7 平面电磁波向平面边界的斜入射 第六章 平面电磁波 6.7.1 平面电磁波向理想介质的斜入射 斯耐尔(Snell)定律 入射线、反射线及折射线位于同一平面； 入射角 等于反射角 ； 折射角 与入射角 的关系为 通常令 称为第二介质对第一介质的折射指数 第六章 平面电磁波 定义 电场方向与入射面平行的平面波称为平行极化波，电场方向与入射面垂直的平面波称为垂直极化波。 6.7.1 平面电磁波向理想介质的斜入射 平行极化波非涅尔公式 （6.132） （6.133） （6.134） 第六章 平面电磁波 6.7.1 平面电磁波向理想介质的斜入射 垂直极化波的反射系数和透射系数 （6.143） （6.144） 两种重要的特例情况 1、无反射 平行极化波出现无反射现象满足条件 入射角称为布儒斯特角（Brewster’s angle） 在垂直极化波斜入射的条件下，不可能出现无反射现象。 第六章 平面电磁波 6.7.1 平面电磁波向理想介质的斜入射 两种重要的特例情况 2、全反射 即不论入射波为何种极化，均出现全反射现象。 只有当电磁波从介电常数较大的光密媒质向介电常数较小的光疏媒质入射时，才有可能产生全反射。 当入射角满足条件 时 临界角（Critical Angle） 第六章 平面电磁波 6.7.2 平面电磁波向理想导体平面的斜入射 垂直极化波的斜入射 合成电磁波具有下列性质 合成电磁波由于其电场仍只有横向（垂直于传播方向）分量，所以称为横电波，记为TE波或H波； 非均匀平面电磁波，即合成电磁波沿z方向的分布是驻波； 合成波沿x方向有实功率流，而在z方向只有虚功率。 第六章 平面电磁波 6.7.2 平面电磁波向理想导体平面的斜入射 平行极化波的斜入射 磁场仍只有横向分量，故称为横磁波，记为TM波或E波； 垂直理想导体表面的z方向合成电磁波仍然是驻波。 电场和磁场方向均和传播方向垂直，称为TEM波。 本章提要 1．理想介质中的平面波 理想介质中的均匀平面波是TEM波 沿＋z方向传播的平面波的电磁场表示式为 瞬时值可表示为 本章提要 复坡印廷矢量为 坡印廷矢量的时间平均值为 能量密度瞬时值为 本章提要 2．导电媒质中的平面波 沿＋z方向传播的平面波的电场表示式： 相位常数