第7章 正弦平面电磁波详解.ppt

所以，反射系数、 透射系数为 若θi=0，那么θ r= θ t=0，则 对于非磁性媒质，μ1=μ2=μ0，则 第七章 正弦平面电磁波 即 说明：透射系数T‖总是正值，反射系数Γ‖则可正可负。 5 媒质I中的合成电磁波 6 相移常数 7 相速 第七章 正弦平面电磁波 7.8.2 均匀平面电磁波向理想导体的斜入射 1 垂直极化的反射系数和透射系数 2 平行极化的反射系数和透射系数 说明：同垂直入射时一样，斜入射电磁波也不能透入理想导体。 3 垂直极化 经区域II的理想导体表面反射后媒质I(z0)中的合成电磁波为， 第七章 正弦平面电磁波 4 媒质I中的合成电磁波具有下列性质 合成电磁波是沿x方向传播的TE波，相速为 合成电磁波的振幅与z有关，所以为非均匀平面电磁波，即合成电磁波沿z方向的分布是驻波。 电场强度的波节点位置离分界面(z=0)的距离 坡印廷矢量有x、z两个分量，其时间平均值为 第七章 正弦平面电磁波 5 平行极化 若Ei平行入射面斜入射到理想导体表面，类似于垂直极化，则媒质I中的合成电磁波是沿x方向传播的TM波，垂直理想导体表面的z方向合成电磁波是驻波。 7.9 均匀平面电磁波的全透射和全反射 7.9.1 全透射 1 布儒斯特角 由于 第七章 正弦平面电磁波 解得， 此角度称为布儒斯特角，记为θB 。此时 从而， 2 垂直极化斜入射的反射系数公式 斜入射的功率反射 系数与透射系数 第七章 正弦平面电磁波 3 非磁性媒质产生全透射的条件 均匀平面电磁波平行极化斜入射； 入射角等于布儒斯特角，即θ i= θ B； 任意极化的电磁波以布儒斯特角斜入射到两非磁性媒质的分界面时，入射波中Ei平行于入射面的部分将全部透入媒质II，仅垂直入射面的另一部分入射波被分界面反射，故反射波是Ei 垂直入射面线极化波； 如圆极化波以布儒斯特角入射，其反射波和透射波均为线极化波。 7.9.2 全反射 1 定义 第七章 正弦平面电磁波 均匀平面电磁波斜入射时的反射系数、透射系数不仅与媒质特性有关，而且依赖于入射波的极化形式和入射角。在一定条件下会产生全反射现象。当反射系数的模|Γ|=1时，功率反射系数Γp=|Γ|2=1，此时垂直于分界面的平均功率全部被反射回媒质1，这种现象称为全反射。 2 非磁性媒质斜入射均匀平面电磁波产生全反射的条件 入射波自媒质I向媒质II斜入射，且ε2ε1； 入射角等于或大于临界角，即θc≤θi≤90° 第七章 正弦平面电磁波 当θi= θ c时，由折射定律 知， θ t=π／2; 当θiθc时，由折射定律知 发生全反射时的反射系数与透射系数公式可重写为 3 发生全反射时媒质II中透射波电场强度 第七章 正弦平面电磁波 4 表面波的相速 5 全反射时媒质II中透射波的平均功率流密度 平均功率流密度又称为坡印廷矢量的时间平均值 全反射时的透射波等 相位面及等振幅面 第七章 正弦平面电磁波 说明： 媒质II中沿分界面法向z透射波的平均功率流密度为零，即无实功率传输； 沿分界面方向x透射波的平均功率流密度为 媒质II中的透射波随z按指数衰减，但是与欧姆损耗引起的衰减不同，沿z方向没有能量损耗。 第七章 正弦平面电磁波 其中， 所以， 7.4 电磁波的极化 7.4.1 极化的概念 电场强度矢量的表达式为 平面导体 第七章 正弦平面电磁波 电场强度矢量的两个分量的瞬时值为 7.4.2 平面电磁波的极化形式 1 线极化 设Ex和Ey同相，即φx=φy=φ0。在空间任取一固定点z=0，则合成电磁波的电场强度矢量的模为 第七章 正弦平面电磁波 合成电磁波的电场强度矢量与x轴正向夹角α 的正切为 合成平面电磁波的电场强度矢量E的矢端轨迹是位于一、三象限的一条直线，故称为线极化。 φx-φy=π时，合成电磁波的电场强度矢量与x轴正向的夹角α的正切为， 合成平面电磁波的电场强度矢量E的矢端轨迹是位于二、四象限的一条直线。 第七章 正弦平面电磁波 线极化波 第七章 正弦平面电磁波 2 圆极化 设 则 整理，得 所以，合成电场的模值及其与x 轴正向夹角α 的正切分别为 圆极化波 第七章 正弦平面电磁波 3 椭圆极化 更一般的情况是Ex和Ey及φx和φy之间为任意关系。 7.5 电磁波的色散和群速 1 良导体中的相速 椭圆极化 第七章 正弦平面电磁波 2 电场强度表达式 假定色散媒质中同时存在着两个电场强度方向相同、振幅相同、频率不同，向z方向传播的正弦线极化电磁波，其角频率和相位常