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《電磁場波動(dòng)方程.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在PPT專區(qū)-天天文庫。
1、第四章電磁波的傳播當(dāng)時(shí)，電場和磁場相耦合，相互為源，可以脫離電荷、電流而存在：電磁波引言電磁波傳播問題在無線電通訊、光信息處理、微波技術(shù)、雷達(dá)和激光等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。傳播問題是指：研究電磁場在空間存在一定介質(zhì)和導(dǎo)體的情況下的波動(dòng)。在真空與介質(zhì)、介質(zhì)與介質(zhì)、介質(zhì)與導(dǎo)體的分界面上，電磁波會(huì)產(chǎn)生反射、折射、衍射和衰減等等，因此傳播問題本質(zhì)上是邊值問題。1、電磁場波動(dòng)方程、亥姆霍茲方程和平面電磁波2、反射和折射定律的導(dǎo)出、振幅的位相關(guān)系3、導(dǎo)體內(nèi)的電磁波特性、良導(dǎo)體條件、趨膚效應(yīng)4、了解諧振腔和波導(dǎo)管中電磁波的運(yùn)動(dòng)形式本
2、章主要內(nèi)容§4.1平面電磁波電磁場波動(dòng)方程時(shí)諧電磁波平面電磁波電磁波的能量和能流一、自由空間的電磁場波動(dòng)方程麥克斯韋方程組真空中：在真空中電磁場滿足“波動(dòng)方程”無源情況下真空中電、磁場形式上可以分離：電波動(dòng)方程＋橫波條件磁波動(dòng)方程＋橫波條件但不能替代麥克斯韋方程，還需要考慮電場與磁場的聯(lián)系其中稱為真空中光速一般不成立對介質(zhì)的考慮介質(zhì)中，電磁場方程能否寫成波動(dòng)方程的形式？如果可以，有無條件？條件是什么？???均勻、穩(wěn)定的介質(zhì)也不行??！?介質(zhì)中的微觀粒子（如電子）由于其慣性，來不及響應(yīng)外場介質(zhì)的色散性質(zhì)對一般的介質(zhì)中的電磁
3、場，不滿足波動(dòng)方程一般的介質(zhì)具有色散性質(zhì)，即介質(zhì)對電磁場的響應(yīng)性質(zhì)與電磁場的變化頻率有關(guān)：任一時(shí)域函數(shù)，可以視為由頻域函數(shù)疊加而成，反之亦然。這就是富里葉（Fourier）變換：正變換逆變換對電磁場作富里葉變換：二、時(shí)諧波（又稱定態(tài)波）及其方程定態(tài)波動(dòng)方程若電磁場以特定頻率隨時(shí)間作簡諧變化，稱為定態(tài)，即富里葉分解的一個(gè)基態(tài)：代入麥克斯韋方程：定態(tài)波動(dòng)方程其中：Helmhotz方程定態(tài)情況下的電磁場方程可以寫成：或者此處的是電磁場的振幅，時(shí)間變化部分不包含在內(nèi)Helmhotz方程其中：是定態(tài)下介質(zhì)電磁特性參數(shù)三、平面電磁
4、波1．平面波解的形式證明上面的解滿足亥姆霍茲方程：亥姆霍茲方程有多種解：平面波解，球面波解，高斯波解等等。其中最簡單、最基本的形式為平面波解。研究平面波解的意義：①簡單、直觀、物理意義明顯；②一般形式的波都可以視為不同頻率平面波的線性疊加。2．平面電磁波的傳播特性（1）解為平面波設(shè)S為與垂直的平面。在S面上相位=常數(shù)，因此在同一時(shí)刻，S平面為等相面，而波沿方向傳播。平面波：波前或等相面為平面，且波沿等相面法線方向傳播。相速度:（2）波長與周期波長定義：兩相位差為的等相面間的距離。兩等相面相位差：波長、波速、頻率間的關(guān)系
5、波長周期（3）橫波特性(TEM波）證明：同理（4）與的關(guān)系證明：a)與同相位；幾點(diǎn)說明c)，振幅比為波速（因?yàn)橄嗷ゴ怪鼻遥)構(gòu)成右手螺旋關(guān)系(1)電磁波為橫波,電場和磁場與傳播方向垂直;(2)電場與磁場垂直,同傳播方向構(gòu)成右手螺旋;(3)電場和磁場同位相,振幅比為相速度.平面電磁波的特性k四、電磁波的能量和能流平面電磁波能量密度：電場、磁場能量相等能量、能流密度瞬時(shí)值：平面電磁波能流密度：能流方向?yàn)椴ㄊ阜较颍渲禐槟芰棵芏扰c相速度之積能量、能流密度時(shí)間平均值：作業(yè)p.150：1
