均匀平面波的反射和透射_电磁场与电磁波_课件_谢处方.pptVIP

**************电磁场与电磁波概述电磁场是电场和磁场的统一体，由变化的电场或磁场产生。电磁波是由周期性变化的电场和磁场在空间中相互垂直传播形成的。电磁波具有波粒二象性，既表现出波动性，也表现出粒子性。电磁波在真空中以光速传播，其频率决定了电磁波的种类。平面波特性波前平面波的波前是平面的。传播方向平面波沿一个固定方向传播，波前始终与传播方向垂直。电场平面波的电场和磁场相互垂直，并垂直于传播方向。极化平面波的极化方向是指电场矢量振动的方向。平面波的基本概念定义平面波是指波前为平面的电磁波。它是一种理想模型，但能很好地描述远距离传播的电磁波。在实际应用中，许多电磁波都可以近似为平面波，例如太阳光、无线电波等。特点平面波具有方向性，波传播方向垂直于波前，传播速度为光速。它的电场和磁场强度在波前上的每一个点都相等，且相互垂直，并与波传播方向构成右手螺旋关系。平面波的传播方向1波矢表示平面波传播方向2波前垂直于波矢的平面3波速波前移动速度平面波的传播方向由波矢确定，波矢垂直于波前。波前是垂直于波矢的平面，表示波的振动状态相同的所有点。波速是指波前移动的速度。平面波的极化1定义平面波的极化是指电场矢量在垂直于传播方向的平面上振动方向的规律性。2类型平面波的极化类型包括线极化、圆极化和椭圆极化，它们反映了电场矢量在传播方向的平面上运动的轨迹。3影响因素平面波的极化状态会受到介质性质和传播路径的影响，这些影响因素会改变电场矢量的振动方式。4应用平面波的极化在无线通信、雷达技术和光学领域有着广泛的应用，例如通过控制电磁波的极化来实现信号传输、目标探测和图像增强。平面波电场和磁场的关系平面波的电场和磁场相互垂直，并且与波的传播方向也相互垂直。电场和磁场之间存在着密切的关系，它们互相诱导，并且以光速传播。麦克斯韦方程组描述了电场和磁场之间的关系，它表明变化的磁场会产生电场，变化的电场会产生磁场。平面波的电场和磁场就是由麦克斯韦方程组所描述的。平面波的功率流电磁波的功率流表示电磁波在单位时间内通过单位面积的能量。功率流密度矢量也称为坡印廷矢量（Poyntingvector），用S表示。坡印廷矢量的大小等于电磁波的功率密度，方向垂直于电场和磁场的方向，指向能量传播的方向。1S坡印廷矢量EE电场强度HH磁场强度ZZ波阻抗坡印廷矢量的计算公式为S=E×H，其中E是电场强度，H是磁场强度，×表示向量叉积。坡印廷矢量是描述电磁波能量传播的重要工具，在电磁波的应用中发挥着重要作用，例如天线设计、无线通信等领域。电磁波的反射和折射反射当电磁波遇到不同介质的界面时，一部分能量会反射回原介质。折射另一部分能量则会进入到另一种介质，并改变传播方向，这就是折射现象。反射定律入射角等于反射角，且入射光线、反射光线和法线在同一平面内。折射定律入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比。电磁波的反射定律入射角等于反射角入射光线和反射光线位于入射点所在的同一平面内。反射光线与入射光线在法线两侧反射光线和入射光线关于法线对称。反射定律适用性适用于各种电磁波，包括可见光、红外线、紫外线等。电磁波与导体面的反射电磁波入射到导体表面时，会发生反射。导体中的自由电子会在电磁波的作用下振荡，从而产生与入射波频率相同的反射波。导体表面的反射波的极化方向与入射波的极化方向相反。反射波的振幅取决于入射角和导体的电导率。金属表面的电磁波反射当电磁波入射到金属表面时，由于金属中的自由电子能够在电磁场的作用下发生振动，从而产生二次电磁波。这种二次电磁波与入射电磁波叠加，形成了反射波。金属表面的反射波与入射波的频率、偏振方向和入射角有关。对于理想导体，反射波的频率与入射波的频率相同，偏振方向与入射波的偏振方向相同，入射角和反射角相等。不同媒质界面的电磁波反射电磁波的反射现象当电磁波从一种媒质传播到另一种媒质时，一部分能量会反射回来，形成反射波。反射波的强度取决于两种媒质的折射率差异。电磁波的透射定律11.传播方向透射波的传播方向与入射波的传播方向以及法线方向共同决定，满足斯涅尔定律。22.偏振方向透射波的偏振方向与入射波的偏振方向保持一致，并与透射介质的性质有关。33.速度变化电磁波在不同介质中传播速度不同，透射波的速度会发生变化，与入射介质和透射介质的折射率有关。44.振幅变化透射波的振幅会发生变化，这与入射波的振幅、入射角、两种介质的特性有关。不同媒质界面的电磁波透射1透射波的性质透射波的频率和波长与入射波相同，但其