电磁波均匀平面波的反射与透射.pptx
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1、物理电子学院 周俊第1页对导电媒质分界面的垂直入射电磁场与电磁波 第六章_均匀平面波的反射与透射 第一节第一节 均匀平面波对分界平面的垂直入射均匀平面波对分界平面的垂直入射第1页/共54页物理电子学院 周俊第2页1、2 区的 1区(z 0):问题:沿x方向极化的均匀平面波从媒质1垂直入射到与导电媒质 2的分界平面上。有入射波、反射波、传输波(透射波)给定:入射波、边界条件,求:反射波和传输波。电磁场与电磁波 第六章_均匀平面波的反射与透射 zx媒质媒质1:媒质媒质2:y第2页/共54页第3页设入射波为:反射波为:媒质1的合成电场 合成磁场 媒质1中波是入射波和反射波的叠加,因此:第3页/共54
2、页第4页透射波为:媒质2的合成电场 合成磁场 媒质2中只有透射波,因此:第4页/共54页第5页在分界面z=0处,电场强度和磁场强度的切向分量连续:即边界条件:z=0,电磁场与电磁波 第六章_均匀平面波的反射与透射 将 联立解之,得 反射系数 透射系数 第5页/共54页第6页反射系数:反射波电场的振幅与入射波电场振幅之比 透射系数:透射波电场的振幅与入射波电场振幅之比的关系:和 是复数,表明反射波和透射波的振幅和相位与入射波都不同 电磁场与电磁波 第六章_均匀平面波的反射与透射 为了加深理解,讨论几种特殊情况:(2)媒质2为理想导体即 全反射(1)两种媒质参量相同全传输 第6页/共54页物理电子
3、学院 周俊第7页良导体反射大、透射小:电磁波很难进入良导体内部(4)两理想介质的分界面,即1=2=0,则得到实数值的电磁场与电磁波 第六章_均匀平面波的反射与透射(3)媒质1为空气,媒质2为良导体:将产生趋肤效应第7页/共54页物理电子学院 周俊第8页对理想导体平面的垂直入射对理想导体平面的垂直入射已知:边界条件,入射波研究:反射波,透射波设:波沿 x 方向极化电磁场与电磁波 第六章_均匀平面波的反射与透射 得到得到 说明说明只有反射波,没有透射波只有反射波,没有透射波媒质媒质1 1为理想介质,为理想介质,1 10 0媒质媒质2 2为理想导体,为理想导体,2 2第8页/共54页物理电子学院 周
4、俊第9页入射波:反射波:注意:由于反射波沿-z方向传播,与符号相反电磁场与电磁波 第六章_均匀平面波的反射与透射 x媒质媒质1:媒质媒质2:zz=0y第9页/共54页第10页合成电场为(省略了时间因子)在导体表面,故瞬时值形式:Ex具有驻波分布(或直接由 得到)合成磁场Hy具有驻波分布第10页/共54页第11页对于合成电场 时,时,对于合成磁场当时,时,当第11页/共54页物理电子学院 周俊第12页时,电磁场与电磁波 第六章_均匀平面波的反射与透射 合成的电场磁场在空间仍相互垂直,振幅仍差 倍,但形成了驻波:振幅随 z 作正弦变化,相位与 z 无关,无波动性,故称为驻波;结论结论 电场的零点磁
5、场为最大点磁场的零点为电场的最大点零点波节,最大点波腹 电场磁场在时间上有的相移,电场磁场在空间上错开第12页/共54页第13页 平均坡印廷矢量:能量在 空间(两个波节间)进行电能与磁能的交换;导体表面感应电流密度:说明驻波不传输能量由于分界面上电场为零,为满足边界条件,表面有电流密度。第13页/共54页第14页对理想介质分界面的垂直入射均为实数,反射波电场与入射波电场同相;反射波电场与入射波电场反相。电磁场与电磁波 第六章_均匀平面波的反射与透射 第14页/共54页物理电子学院 周俊第15页媒质1的合成波:媒质2的透射波:电磁场与电磁波 第六章_均匀平面波的反射与透射 x介质介质 1:介质介
6、质 2:zz=0y第15页/共54页物理电子学院 周俊第16页媒质1中的合成波的电场电磁场与电磁波 第六章_均匀平面波的反射与透射 媒质1中的合成波的磁场第16页/共54页 合成波的特点(以电场为例)合成波的特点(以电场为例)这种由行波和纯驻波合成的波称为这种由行波和纯驻波合成的波称为 行驻波(混合波)行驻波(混合波)合成波电场合成波电场 驻波电场驻波电场z 行波电场行波电场y第17页第17页/共54页 合成波电场振幅合成波电场振幅(0)当当21z=2n,即,即 z=n1/2 时,有时,有当当21z=(2n1),即,即z=(n/2+1/4)1 时,有时,有 合成波合成波 电场振幅电场振幅 合成
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