平面电磁波课件.pptVIP

根據上述結果求得，在z=0.8m處，電場強度及磁場強度的暫態值為複能流密度為可見，頻率為5MHz的電磁波在海水中被強烈地衰減，因此位於海水中的潛艇之間，不可能通過海水中的直接波進行無線通信。必須將其收發天線移至海水表面附近，利用海水表面的導波作用形成的表面波，或者利用電離層對於電磁波的“反射”作用形成的反射波作為傳輸媒體實現無線通信。電場強度的方向隨時間變化的規律稱為電磁波的極化特性。4.平面波的極化特性設某一平面波的電場強度的暫態值為顯然，在空間任一固定點，電場強度向量的端點隨時間的變化軌跡為與x軸平行的直線。因此，這種平面波的極化特性稱為線極化，其極化方向為x方向。設另一同頻率的y方向極化的線極化平面波的暫態值為上述兩個相互正交的線極化平面波Ex及Ey具有不同振幅，但具有相同的相位，它們合成後，其暫態值的大小為可見，合成波的大小隨時間的變化仍為正弦函數，合成波的方向與x軸的夾角?為可見，合成波的極化方向與時間無關，電場強度向量端點的變化軌跡是與x軸夾角為?的一條直線。因此，合成波仍然是線極化波。EyExEYX?0EyExEYX?0EyExEyx?0由上可見，兩個相位相同，振幅不等的空間相互正交的線極化平面波，合成後仍然形成一個線極化平面波。反之，任一線極化波可以分解為兩個相位相同，振幅不等的空間相互正交的線極化波。若上述兩個線極化波Ex及Ey的相位差為，但振幅皆為Em，即則合成波暫態值的大小為合成波向量與x軸的夾角?為即由此可見，對於某一固定的z點，夾角?為時間t的函數。電場強度向量的方向隨時間不斷地旋轉，但其大小不變。因此，合成波的電場強度向量的端點軌跡為一個圓，這種變化規律稱為圓極化，如下圖示。上式表明，當t增加時，夾角?不斷地減小，合成波向量隨著時間的旋轉方向與傳播方向構成左旋關係，這種圓極化波稱為左旋圓極化波。EyExEyx?0左旋右旋zyx0若Ey比Ex滯後，則合成波向量與x軸的夾角。可見，對於空間任一固定點，夾角?隨時間增加而增加，合成波向量隨著時間的旋轉方向與傳播方向ez構成右旋關係，因此，這種極化波稱為右旋圓極化波。由上可見，兩個振幅相等，相位相差的空間相互正交的線極化波，合成後形成一個圓極化波。反之，一個圓極化波也可以分解為兩個振幅相等，相位相差的空間相互正交的線極化波。還可證明，一個線極化波可以分解為兩個旋轉方向相反的圓極化波。反之亦然。若上述兩個相互正交的線極化波Ex和Ey具有不同振幅及不同相位，即則合成波的Ex分量及Ey分量滿足下列方程這是一個橢圓方程，它表示合成波向量的端點軌跡是一個橢圓，因此，這種平面波稱為橢圓極化波。?yxExyEy?mEx?m當?0時，Ey分量比Ex滯後，與傳播方向ez形成右旋橢圓極化波；當?0時，Ey分量比Ex導前，與傳播方向ez形成左旋橢圓極化波。前述的線極化波、圓極化波均可看作為橢圓極化波的特殊情況。由於各種極化波可以分解為線極化波的合成，因此，僅討論線極化平面波的傳播特性。電磁波的極化特性獲得非常廣泛的實際應用。例如，由於圓極化波穿過雨區時受到的吸收衰減較小，全天候雷達宜用圓極化波。在微波設備中，有些器件的功能就是利用了電磁波的極化特性獲得的，例如，鐵氧體環行器及隔離器等。在無線通信中，為了有效地接收電磁波的能量，接收天線的極化特性必須與被接收電磁波的極化特性一致。在移動衛星通信和衛星導航定位系統中，由於衛星姿態隨時變更，應該使用圓極化電磁波。眾所周知，光波也是電磁波。但是光波不具有固定的極化特性，或者說，其極化特性是隨機的。光學中將光波的極化稱為偏振，因此，光波通常是無偏振的。為了獲得偏振光必須採取特殊方法。立體電影是利用兩個相互垂直的偏振鏡頭從不同的角度拍攝的。因此，觀眾必須佩帶一副左右相互垂直的偏振鏡片，才能看到立體效果。5.平面邊界上平面波的正投射平面波在邊界上的反射及透射規律與媒質特性及邊界形狀有關。本教材僅討論平面波在無限大的平面邊界上的反射及透射特性。邊界透射波反射波