麥克斯韋各方程相關(guān)試題

1. Maxwell方程組各方程式的含義是什么？Faraday電磁感應(yīng)定律。變化磁場(chǎng)激發(fā)電場(chǎng)(推廣的位移電流)Ampane環(huán)路定律，變化的電場(chǎng)激發(fā)磁場(chǎng)Gauss定理，電荷是電場(chǎng)的源，電力線從正電荷發(fā)出而終止于負(fù)電荷電荷對(duì)電場(chǎng)作用的局域性質(zhì)：空間某點(diǎn)處場(chǎng)的散度只和該點(diǎn)的電荷密度有關(guān)，而和其他地點(diǎn)的電荷分布無(wú)關(guān)；電荷只直接激發(fā)起臨近的場(chǎng)。而遠(yuǎn)處的場(chǎng)則是通過(guò)場(chǎng)本身的內(nèi)部作用傳遞出去的（4）磁感應(yīng)強(qiáng)度B是無(wú)源場(chǎng)，與Biot-SaWart定律一致什么是均勻平面波？均勻平面波是指沿某方向傳播的電磁波的場(chǎng)量E和H除隨時(shí)間變化外，只與波的傳播方向有關(guān)，而與其他坐標(biāo)無(wú)關(guān)。例如：沿Z方向傳播的均勻平面波。其數(shù)學(xué)表示式E=E(t,z)H=H(t,z)當(dāng)平面波投射到兩種介質(zhì)分界面時(shí)，將產(chǎn)生什么現(xiàn)象？用什么定律來(lái)說(shuō)明？其表示式是什么？當(dāng)平面波投射到兩種介質(zhì)分界面時(shí)，將產(chǎn)生反射和折射現(xiàn)象，入射，反射，折射三個(gè)波的傳播矢量（方向）的關(guān)系由反射定律和折射定律來(lái)說(shuō)明：Ki，Kr，Kt分別是入射，反射，折射播的波矢r是分界面上的任意位置矢量入射，反射，和折射對(duì)播的振幅關(guān)系由Fresmel公式表示什么是臨界角？寫出表示式當(dāng)光從光密媒質(zhì)進(jìn)入光疏媒質(zhì)時(shí)，當(dāng)折射角他＝90時(shí)，光線不再進(jìn)入光疏媒質(zhì)，此時(shí)的入射角滿足sini=n2/n1,當(dāng)i再增大時(shí)，能量將全部返回第一媒質(zhì)，這種現(xiàn)象叫全反射。開(kāi)始產(chǎn)生全反射的入射角叫做臨界角，用c表示sinc=n2/n1什么是反射系數(shù)？什么是折射系數(shù)？反射系數(shù)R是反射波與入射波的復(fù)數(shù)振幅之間的關(guān)系。折射系數(shù)T是折射波和入射波的復(fù)數(shù)振幅的之間的關(guān)系R，T都是復(fù)數(shù)，其模分別表示再分界面上反射波，折射波比入射波超前的相位什么是水平極化波？什么是垂直極化波？水平極化波：電場(chǎng)矢量與入射面垂直垂直極化波：電場(chǎng)矢量在入射面上什么是全反射？全反射的條件是什么？全反射見(jiàn)4題全反射條件：n1>n2;i>arcsinn2/n1寫出介質(zhì)Ｉ中合成波的表示式，說(shuō)明其物理含義。沿z方向呈行波狀態(tài)，說(shuō)明合成波是沿z方向傳播的。其相位常數(shù)為沿x方向按三角函數(shù)規(guī)律變化，波在該方向上不傳播，呈駐波分布寫出介質(zhì)II中波的表示式，并說(shuō)明物理含義。z方向：行波，且相位常數(shù)與介質(zhì)1中的相同x方向：波的幅度隨離開(kāi)界面的距離按指數(shù)形式減小什么是導(dǎo)行波？全反射條件下，介質(zhì)1和介質(zhì)2中的波是一個(gè)統(tǒng)一體。是一個(gè)波形的兩個(gè)部分。如果衰減常數(shù)足夠大，介質(zhì)2中的波將只存在于介質(zhì)1表面。因而場(chǎng)是沿界面平行的方向傳播的，是由介質(zhì)面平行的方向傳播的。是由介質(zhì)界面導(dǎo)行的。因而叫導(dǎo)行波根據(jù)均勻平面波的入射角θi不同，薄膜波導(dǎo)中可產(chǎn)生哪三種類型的波？它們的產(chǎn)生條件是什么？當(dāng)平面波的入射角i變化是，克產(chǎn)生不同的波形：導(dǎo)波或輻射波n1>n2>n3導(dǎo)波：n3/n1<n2/n1<sini<1輻射波：c13<1<c12襯底輻射模1<c13<c12上下量界面的全反射條件都被破壞12.在介質(zhì)波導(dǎo)中，導(dǎo)波在什么情況下處于截止?fàn)顟B(tài)？其導(dǎo)波截止的臨界狀態(tài)又是什么？導(dǎo)波截止的條件：出現(xiàn)襯底輻射模。臨界狀態(tài)：1=c12.13.哪種模式是薄膜波導(dǎo)中的基模？為什么？TE0模是基模，TE0模的截止波長(zhǎng)最長(zhǎng)。14.在薄膜波導(dǎo)中實(shí)現(xiàn)單模傳輸?shù)臈l件是什么？單模傳輸條件是c(TM0)<c<c(TE0)，只有基模傳輸，其它的高次模都截止。15.寫出薄膜波導(dǎo)特征方程的表示式。并說(shuō)明式中各符號(hào)的含義。k1xd-2-3=m或者k0n1cos1-2-3=m。k0：自由空間的波數(shù)，n1：薄膜折射率。1入射角。22，23射線在下，上兩界面處全反射時(shí)的相位突變。m=0,1,2,3…波指數(shù)。16.特征方程的物理意義是什么？當(dāng)波導(dǎo)和波長(zhǎng)給定時(shí)，特征方程時(shí)關(guān)于未知數(shù)1的方程，它確定了形成導(dǎo)波的入射角1的條件，也叫薄膜波導(dǎo)的色散方程。17.階躍型光纖和漸變型光纖的主要區(qū)別是什么？．階躍光纖和漸變光纖的主要區(qū)別在于光纖橫截面上的折射率分布不同。階躍光纖中的纖芯和包層的折射率時(shí)均勻分布的，而漸變光纖其纖芯中的折射率時(shí)變化的，它隨這半徑的增加按一定的規(guī)律減小。18.什么是弱導(dǎo)波光纖？為什么標(biāo)量近似解只適用于弱波導(dǎo)光纖？．弱導(dǎo)波光纖包層和纖芯的折射率指數(shù)差別極小，其比值n2/n11.在弱波導(dǎo)光纖中，由于纖芯和包層折射率指數(shù)幾乎相等，所以射線幾乎是瑜光纖的軸平行前進(jìn)的，這樣的波類似于一個(gè)橫電磁波，其特點(diǎn)是：（1）：軸向場(chǎng)分量極小。橫向場(chǎng)占優(yōu)勢(shì)。（2）：邊界的存在只是構(gòu)成全反射，并不影響場(chǎng)的偏振態(tài)，場(chǎng)的橫向分量是線偏振的。（3）：橫向電場(chǎng)和橫向磁場(chǎng)都滿足標(biāo)量波動(dòng)方程，所以可以采用標(biāo)量近似解。19.光纖數(shù)值孔徑的含義是什么？在階躍光纖中為什么等于最大射入角的正弦．光纖的數(shù)值孔徑是表示光纖收集光線能力的參量，由于只有在光纖纖芯和包層的界面處滿足全反射條件時(shí)的射線才能為光纖芯子所收集，所以在階躍光纖中的數(shù)值孔徑等于最大入射角的正弦。20.什么是光纖的歸一化頻率？如何判斷某種模式能否在光纖中傳輸．光纖的歸一化頻率，在光纖中，以徑向歸一化衰減常數(shù)w來(lái)衡量莫一模式是否截止。W=0是導(dǎo)波截止的臨界狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的歸一化徑向常數(shù)uc和歸一化頻率vc的關(guān)系：vc=uc=m-1,n,m-1,n是m-1階Bessel函數(shù)的第n個(gè)根。21.為什么說(shuō)采用漸變型光纖可以減小光纖中的模式色散？．在漸變光纖中，如果折射率指數(shù)n的分布合適，就有可能使全部射線以同樣的軸向速度在光纖中傳輸，對(duì)模式色散起均衡作用。從而消除模式色散。22.試推導(dǎo)漸變型光纖子午線的軌跡方程。．23.什么是單模光纖？其單模傳輸條件是什么？．單模光纖在給定的工作波長(zhǎng)上只傳輸單一基模的光纖，二階模截止。對(duì)階躍光纖，單模條件v<2.40483.對(duì)于漸變光纖的階躍光纖等效近似。V<vc=2.40483v/ve=2.40483[(+2)/2]1/224.試說(shuō)明單模光纖的雙折射。.雙折射與偏振是單模光纖特有的問(wèn)題。所謂單模光纖，實(shí)際上傳輸兩個(gè)正交的基模，它們的電場(chǎng)各沿x，y方向偏振。在完善光纖中，該兩模式有相同的相位常數(shù)，它們是相互簡(jiǎn)并的。但實(shí)際光纖總有某種程度的不完善，如光纖纖芯的橢圓變形，光纖內(nèi)部的殘余應(yīng)力等。這將使兩模式之間的簡(jiǎn)并被破壞，這種現(xiàn)象叫做模式雙折射。25.光纖中的色散效應(yīng)可以用什么方法來(lái)描述。．常用的光纖色散表示法有：最大時(shí)延差，脈沖展寬和光纖3db帶寬B。最大時(shí)延差描述光纖中速度最快和最慢的光波成分的時(shí)延之差。脈沖展寬和光纖帶寬描述光纖色散對(duì)傳輸信號(hào)的影響。26.如何解釋光纖中的模式色散、材料色散及波導(dǎo)色散。．材料色散：材料的折射指數(shù)n使波長(zhǎng)的非線性函數(shù)，從而使光的傳播速度隨波長(zhǎng)而變，由此引起的色散叫做材料色散。波導(dǎo)色散：同一模式的相位常數(shù)隨波長(zhǎng)而變，從而引起波導(dǎo)色散。模式色散：多模光纖中，即使在同一波長(zhǎng)，不同模式的傳播速度也不同，引起模式色散。27.試比較多模光纖與單模光纖的優(yōu)缺點(diǎn)。．光纖的損耗可歸為兩類：吸收損耗和散射損耗。固有的吸收損耗：石英的本征吸收技術(shù)的吸收損耗：雜志吸收固有的散射損耗