電磁場(chǎng)與電磁波演示文稿

電磁場(chǎng)與電磁波演示文稿1當(dāng)前1頁(yè)，總共20頁(yè)。2優(yōu)選電磁場(chǎng)與電磁波當(dāng)前2頁(yè)，總共20頁(yè)。因此得到，產(chǎn)生全反射的條件為：電磁波由稠密媒質(zhì)入射到稀疏媒質(zhì)中，即ε1>ε2入射角不小于稱為全反射的臨界角。

對(duì)全反射的進(jìn)一步討論θi<θc時(shí)，不產(chǎn)生全反射透射波沿分界面方向傳播，沒有沿z方向傳播的功率，并且反射功率密度將等于入射功率密度。θi=θc時(shí)，當(dāng)前3頁(yè)，總共20頁(yè)。透射波電場(chǎng)為θi>θc時(shí)，透射波仍然是沿分界面方向傳播，但振幅沿垂直于分界面的方向上按指數(shù)規(guī)律衰減。這種波稱為表面波。當(dāng)前4頁(yè)，總共20頁(yè)。z分界面稀疏媒質(zhì)表面波當(dāng)前5頁(yè)，總共20頁(yè)。例子一圓極化波以入射角θi＝π/3從媒質(zhì)1（參數(shù)為μ=μ0、ε＝4ε0）斜入射至空氣。試求臨界角，并指出此時(shí)反射波是什么極化？入射的圓極化波可以分解成平行極化與垂直極化的兩個(gè)線極化波，雖然兩個(gè)線極化波的反射系數(shù)的大小此時(shí)都為1，但它們的相位差不等于±π/2，因此反射波是橢圓極化波。解：臨界角為可見入射角θi＝π/3大于臨界角θc＝π/6，此時(shí)發(fā)生全反射。當(dāng)前6頁(yè)，總共20頁(yè)。

例

下圖為光纖的剖面示意圖，如果要求光波從空氣進(jìn)入光纖芯線后，在芯線和包層的分界面上發(fā)生全反射，從一端傳至另一端，確定入射角的最大值。

解：在芯線和包層的分界面上發(fā)生全反射的條件為由于所以故當(dāng)前7頁(yè)，總共20頁(yè)。2.

全透射和布儒斯特角——平行極化波發(fā)生全透射當(dāng)θi＝θb時(shí)，Γ//=

0

全透射現(xiàn)象：反射系數(shù)為0——無(wú)反射波

布儒斯特角（非磁性媒質(zhì)）：討論在非磁性媒質(zhì)中，垂直極化入射的波不會(huì)產(chǎn)生全透射任意極化波以θi＝θb入射時(shí)，反射波中只有垂直極化分量——極化濾波產(chǎn)生全透射時(shí)，證明當(dāng)前8頁(yè)，總共20頁(yè)。當(dāng)前9頁(yè)，總共20頁(yè)。

一平面波從介質(zhì)1斜入射到介質(zhì)與空氣的分界面，試計(jì)算：（1）當(dāng)介質(zhì)1分別為水εr＝81、玻璃εr＝9和聚苯乙烯εr＝2.56時(shí)的臨界角θc；（2）若入射角θi=

θb

，則波全部透射入空氣。上述三種介質(zhì)的θi=？

解：水玻璃聚苯乙烯介質(zhì)臨界角布儒斯特角當(dāng)前10頁(yè)，總共20頁(yè)。6.4

均勻平面波對(duì)理想導(dǎo)體平面的斜入射

6.4.1垂直極化波對(duì)理想導(dǎo)體表面的斜入射設(shè)媒質(zhì)1為理想介質(zhì)，媒質(zhì)2為理想導(dǎo)電體，即則媒質(zhì)2的波阻抗為

此結(jié)果表明，當(dāng)平面波向理想導(dǎo)體表面斜投射時(shí)，無(wú)論入射角如何，均會(huì)發(fā)生全反射。因?yàn)殡姶挪o(wú)法進(jìn)入理想導(dǎo)體內(nèi)部，入射波必然被全部反射。當(dāng)前11頁(yè)，總共20頁(yè)。媒質(zhì)1中的合成波合成波是沿x方向的行波，其振幅沿z方向成駐波分布，是非均勻平面波；合成波電場(chǎng)垂直于傳播方向，而磁場(chǎng)則存在x分量，這種波稱為橫電波，即TE波；

合成波的特點(diǎn)當(dāng)前12頁(yè)，總共20頁(yè)。

在處，合成波電場(chǎng)E1=0，如果在此處放置一塊無(wú)限大的理想導(dǎo)電平面，則不會(huì)破壞原來(lái)的場(chǎng)分布，這就意味著在兩塊相互平行的無(wú)限大理想導(dǎo)電平面之間可以傳播

TE波。

合成波的平均能流密度矢量當(dāng)前13頁(yè)，總共20頁(yè)。

例

當(dāng)垂直極化的平面波以角度i由空氣向無(wú)限大的理想導(dǎo)電平面投射時(shí)，若入射波電場(chǎng)振幅為Eim

，試求理想導(dǎo)電平面上的表面電流密度及空氣中的能流密度的平均值。解令理想導(dǎo)電平面為z=0平面，如圖所示。那么，表面電流Js

為

已知磁場(chǎng)的x分量為求得ir

0

0

E

iE

rH

iH

rzx0當(dāng)前14頁(yè)，總共20頁(yè)。能流密度的平均值

已知垂直極化平面波的各分量分別為求得當(dāng)前15頁(yè)，總共20頁(yè)。

平行極化波對(duì)理想導(dǎo)體表面的斜入射媒質(zhì)1中的合成波由于，則當(dāng)前16頁(yè)，總共20頁(yè)。合成波是沿x方向的行波，其振幅沿z方向成駐波分布，是非均勻平面波；合成波磁場(chǎng)垂直于傳播方向，而電場(chǎng)則存在x分量，這種波稱為橫磁波，即

TM波；

合成波的特點(diǎn)

在處，合成波電場(chǎng)的E1x=0，如果在此處放置一塊無(wú)限大的理想導(dǎo)電平面，則不會(huì)破壞原來(lái)的場(chǎng)分布，這就意味著在兩塊相互平行的無(wú)限大理想導(dǎo)電平面之間可以傳播TM波。當(dāng)前17頁(yè)，總共20頁(yè)。

例

已知空氣中磁場(chǎng)強(qiáng)度為的均勻平面波，向位于z=0處的理想導(dǎo)體斜入射。求：（1）入射角；（2）入射波電場(chǎng)；（3）反射波電場(chǎng)和磁場(chǎng)；（4）合成波的電場(chǎng)和磁場(chǎng)；（5）導(dǎo)體表面上的感應(yīng)電流密度和電荷密度。故入射角為（2）入射波電場(chǎng)為解：