第6章 均勻平面電磁波的反射與透射ppt課件.ppt

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1、電磁波入射到介質(zhì)界面上，會發(fā)生反射、折射現(xiàn)象。反射、折射定律有兩個方面的問題：（1）入射角、反射角和折射角之間的關(guān)系問題；（2）入射波、反射波和折射波振幅和相位的變化關(guān)系。反射、折射既然發(fā)生在界面上，就屬于邊值問題。從電磁場理論可以導(dǎo)出反射和折射定律，也從一個側(cè)面證明麥?zhǔn)戏匠痰恼_性。第六章均勻平面電磁波的反射與透射1、均勻平面波向平面分界面的垂直入射2、均勻平面波向多層媒質(zhì)分界面的垂直入射3、均勻平面波向理想介質(zhì)平面分界面的斜入射4、均勻平面波對理想導(dǎo)體平面的斜入射本節(jié)內(nèi)容：設(shè)z=0的平面是導(dǎo)電媒質(zhì)1與導(dǎo)電媒質(zhì)2的分界平面。一、平面電磁波

2、向?qū)щ娒劫|(zhì)分界面的垂直入射§6.1均勻平面電磁波向平面分界面的垂直入射中導(dǎo)電媒質(zhì)1的參數(shù)為；中導(dǎo)電媒質(zhì)2的參數(shù)為；沿x方向極化的均勻平面波從媒質(zhì)1垂直入射到媒質(zhì)2的分界平面上發(fā)生反射與折射。設(shè)入射電磁波的電場和磁場為入射電磁波的電場和磁場為設(shè)反射電磁波的電場和磁場為媒質(zhì)1中總的合成電磁場為區(qū)域2中透射波電場和磁場其中z=0處分界面電場強(qiáng)度切向分量連續(xù)的邊界條件E1t=E2t，有z=0處分界面磁場強(qiáng)度切向分量連續(xù)的邊界條件H1t=H2t，有反射系數(shù)與為復(fù)數(shù)滿足折射系數(shù)二、平面電磁波向理想導(dǎo)體的垂直入射設(shè)z=0為理想介質(zhì)與理想導(dǎo)體分界面，設(shè)入射

3、電磁波沿z正向垂直入射到理想導(dǎo)體表面上。理想媒質(zhì)1的傳播常數(shù)和波阻抗反射系數(shù)折射系數(shù)理想導(dǎo)體的波阻抗由此可得2)1區(qū)的合成電場和磁場：平面電磁波向理想導(dǎo)體的垂直入射時相應(yīng)的瞬時式1)理想導(dǎo)體內(nèi)透射電磁波不存在。結(jié)論：在入射介質(zhì)中電磁波表現(xiàn)為純駐波，任意時刻1區(qū)的合成電、磁場都在距理想導(dǎo)體表面的某些固定位置處存在零值（波節(jié)）和最大值（波腹）在反射點(diǎn)（z=0）處是電場的波節(jié)，磁場的波腹；相鄰波節(jié)（或波腹）相距半個波長；相鄰波節(jié)與波腹相距1/4波長。在介質(zhì)1沒有單向流動的實功率，而只有虛功率。能量僅在兩個波節(jié)間進(jìn)行電場與磁場能量的交換。駐波不傳輸

4、能量，其坡印廷矢量的時間平均值為由于2區(qū)中無電磁場，在理想導(dǎo)體表面兩側(cè)的磁場切向分量不連續(xù)，所以分界面上存在面電流，面電流密度為例1、一極化波由空氣向一理想導(dǎo)體平面(z=0)垂直入射。試求：（1）反射波的電場強(qiáng)度；（2）入射與反射波各是何種極化波？（3）導(dǎo)體平面上的面電流密度。已知入射波電場強(qiáng)度矢量為解：（1）反射系數(shù)反射波電場強(qiáng)度為（2）入射波是左旋圓極化，反射波是右旋圓極化—旋向反轉(zhuǎn)。（3）入射波磁場強(qiáng)度反射波磁場強(qiáng)度媒質(zhì)1中總的合成磁場為例2、空氣中一右旋圓極化電波沿正方向垂直入射至位于z=0的理想導(dǎo)體板上，其的復(fù)數(shù)形式為（V/m）（

5、1）求反射波，并確定它的極化方式；（2）求空氣中總電場強(qiáng)度、總磁場強(qiáng)度；（2）求導(dǎo)體板上的面電流密度。（書p231例6.1.1）導(dǎo)體平面上的面電流密度三、平面電磁波向理想介質(zhì)的垂直入射設(shè)z=0為分界面，設(shè)入射電場強(qiáng)度只具有x分量，沿z軸正向垂直入射到理想介質(zhì)分界面（如圖示）。設(shè)入射與反射電磁波分別為區(qū)域2中的透射波電場和磁場為則：解得：可得：與之間的關(guān)系為：反射波為：透射波為：在處有：根據(jù)邊界條件：反射系數(shù)1）反射波若在界面反射處，反射電波與入射電波反相——半波損失2）透射波區(qū)域2中的電、磁場表現(xiàn)為行波折射系數(shù)3）行駐波區(qū)域1中的電場為區(qū)域

6、1中的總電場為上式右邊第一項為沿+z方向的行波這種既有行波又有駐波的電磁波叫行駐波（混合波）。在傳播方向上的一些固定位置處存在有行駐波的振幅最大和最小之分。第二項為駐波同理，可得區(qū)域1中的總磁場為可見，磁場也是既有行波又有駐波的行駐波。介質(zhì)1中電磁波表現(xiàn)為行駐波，能量部分返回電源，部分傳播。區(qū)域1中電、磁場強(qiáng)度的模為(設(shè)Ei0為實數(shù))同理，可得可見，電場強(qiáng)度振幅的最大位置處恰為磁場強(qiáng)度振幅的最小位置處；電場振幅的最小位置處恰為磁場振幅的最大位置處。4）駐波比由電、磁場強(qiáng)度的模表達(dá)式(1)當(dāng)Γ>0，即(η2>η1)在分界面處(z=0)為電場的

7、波腹和磁場的波節(jié)。與分界面相距四分之一波長處為電場的波節(jié)和磁場的波腹。(2)當(dāng)Γ<0時電、磁場的波腹、波節(jié)位置與（1）相反。定義：駐波比為行波狀態(tài)，區(qū)域1中無反射波，入射波功率都全部透入?yún)^(qū)域2；部分反射，為行駐波；全反射，為駐波；圖E的振幅與駐波比的關(guān)系區(qū)域1中入射波平均功率密度矢量為反射波的平均功率密度矢量為5）入射波、反射波與透射波間的平均功率密度關(guān)系區(qū)域1中合成波的平均功率密度矢量為區(qū)域2中，透射波的平均功率密度矢量入射波功率=反射波功率+透射波功率例3、一右旋圓極化波由空氣向一理想介質(zhì)平面(z=0)垂直入射，媒質(zhì)的電磁參數(shù)為ε2=9

8、ε0，ε1=ε0，μ1=μ2=μ0。試求：（1）反射波、透射波的電場強(qiáng)度；（2）相對平均功率密度；（3）它們各是何種極化波？已知入射波電場強(qiáng)度矢量為解：（1）反射系數(shù)和透射系數(shù)為