电磁场与电磁波均匀平面波的反射和透射.pptx

第六章 均匀平面波的反射与透射 讨论内容 √6.1 均匀平面波对分界面的垂直入射 6.2 均匀平面波对多层介质分界平面的垂直入射√6.3 均匀平面波对理想介质分界平面的斜入射√6.4 均匀平面波对理想导体表面的斜入射面对的问题？分析方法？应用中的典型问题？ 入射面EEr//Ei// 反射波iEkr 入射波krqqiirEE^i^rx 分界面Et//qtyEt E透射波^tkzt 现象： 电磁波入射到媒质分界面时候，在入射波一侧的空间中电磁波新增了反射波；在另一侧可以有透射波 入射方式： 垂直入射、斜入射 媒质类型： 导电媒质、理想导体、理想介质 入射面EEr//Ei// 反射波iEkr 入射波krqqiirEE^i^rx 分界面Et//qtyEt E透射波^tkzt 基本问题： 分别求解入射波和透射波空间的电磁场入射波空间：透射波空间：问题：已知求解得知相应量的方向、大小？面对的问题!分析方法？应用中的典型问题？ 入射面EEr//Ei// 反射波iEkr 入射波krqqiirEE^i^rx 分界面Et//qtyEt E透射波^tkzt 分析方法： 在边界上建立各量的联系边界条件入射波（已知）＋反射波（未知） 透射波（未知）面对的问题!分析方法!应用中的典型问题？一般性应用问题：斜入射+一般性媒质应用中的典型问题垂直入射斜入射一般性媒质特例理想导体理想介质理想导体理想介质均匀平面波垂直入射到两种不同媒质的分界平面特点：反射波沿-z方向传播；透射波沿z方向传播电场只有x分量（明确了反射波和透射波各量的方向！）为什么？x媒质2：媒质1：zy 6.1均匀平面波对分界平面的垂直入射 6.1.1对导电媒质分界面的垂直入射问题：求解反射波和透射波的幅度方法：写出表达式，然后利用边界条件 建立图示坐标系 z 0中，导电媒质1 的参数为 z 0中，导电媒质 2 的参数为 设入射波为x方向的线极化波垂直 入射不失一般性！为什么 ？如对于圆极化波如何？媒质1中的入射波：媒质1中的反射波：媒质2中的透射波：媒质1中的合成波：媒质2中只有透射波：通过分界面上边界条件确定待定量其中：分界面上的反射系数分界面上的透射系数 若媒质2为理想导体，即?2 = ?，则 ，故有 讨论： 一般情况下? 和? 是复数，表明反射波和透射波的振幅、相位与入射波都不同。 若两种媒质均为理想介质，即?1= ?2= 0，则得到一般性应用问题：斜入射+一般性媒质应用中的典型问题垂直入射斜入射一般性媒质理想导体理想介质理想导体理想介质x媒质2：媒质1：则zy故在分界面上，反射波电场与入射波电场的相位差为πz = 06.1.2 对理想导体表面的垂直入射媒质1为理想介质，σ1＝0媒质2为理想导体，σ2＝∞媒质1中的入射波：媒质1中的反射波： 媒质1中合成波的电磁场为 合成波的相位仅与时间有关，空间各点合成波相位不变；但振幅随z变化瞬时值形式入射波合成波反射波电场强度磁场强度 相关的物理量和概念 行波：电磁波在空间沿一定方向传播（移动） 驻波：电磁波在空间中不传播，存在驻定的波腹点和波节点 行驻波：电磁波在空间中一部分传播，一部分不传播 合成波的特点 媒质1中的合成波是驻波。 电场振幅的最大值为2Eim， 最小值为0 ；磁场振幅的最 大值为2Eim /η1，最小值也 为0。Z向行波入射波合成波驻波反射波-Z向行波电场强度磁场强度 波腹点位置（驻波电场最大值驻定点的位置）：距离导体平板的距离为 (n = 0,1,2,3,…) 波节点位置（驻波电场最小值驻定点的位置）：距离导体平板的距离为 (n = 0,1,2,3,…) 磁场的波节点对应电场的波腹点，磁场的波腹点对应电场的波节点； 理想导体表面，电场的振幅为0，磁场振幅为最大值。 在空间上错开λ/ 4，电 场的波腹（节）点正好是磁场 的波节（腹）点。 在时间上有π/ 2 的相移。 两相邻波节点之间任意两点 的电场同相。同一波节点两 侧的电场反相。 合成波的平均能流密度矢量 平均坡印廷矢量为零，即驻波不发生能量传输过程，仅在两个波节间进行电场能量和磁场能量的交换。 理想导体表面上的感应电流则 例6.1.1 一均匀平面波沿+z 方向传播，其电场强度矢量为（1）求相伴的磁场强度 ；（2）若在传播方向上z = 0处，放置一无限大的理想导体平板， 求区域 z 0 中的电场强度 和磁场强度 ；（3）求理想导体板表面的电流密度。 解：(1) 电场强度的复数表示 写成瞬时表达式 (2)反射波的电场为 反射波的磁场为在区域 z 0 的合成波电场和磁场分别为 (3)理想导体表面电流密度为 例6.1.2 一右旋圆极化波垂直入射至位于z=0的理想导体板上，其电场强度的复数形式为：（1）确定反射