6第六章 均勻平面波的反射和透射.ppt

1、1,第六章 均勻平面波的反射與透射,內(nèi)容回顧：平面波的傳播,瞬時(shí)值形式,本征阻抗,2,3,弱導(dǎo)電媒質(zhì)：,良導(dǎo)體：,理想介質(zhì)中的電磁波,4,現(xiàn)象：電磁波入射到不同媒質(zhì) 分界面上時(shí)，一部分波 被分界面反射，一部分 波透過分界 面。,入射方式：垂直入射、斜入射；,媒質(zhì)類型： 理想導(dǎo)體、理想介質(zhì)、導(dǎo)電媒質(zhì),分析方法：,5,6.1 均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,本節(jié)內(nèi)容 6.1.1 對(duì)導(dǎo)電媒質(zhì)分界面的垂直入射 6.1.2 對(duì)理想導(dǎo)體表面的垂直入射 6.1.3 對(duì)理想介質(zhì)分界面的垂直入射,6,6.1.1 對(duì)導(dǎo)電媒質(zhì)分界面的垂直入射,沿x方向極化的均勻平面波從 媒質(zhì)1 垂直入射到與導(dǎo)電媒質(zhì) 2 的分界平面

2、上。,z 0中，導(dǎo)電媒質(zhì)1 的參數(shù)為,z 0中，導(dǎo)電媒質(zhì) 2 的參數(shù)為,7,媒質(zhì)1中的入射波：,媒質(zhì)1中的反射波：,媒質(zhì)1中的合成波：,8,媒質(zhì)2中的透射波：,在分界面z = 0 上，電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度切向分量連續(xù)，即,9,定義分界面上的反射系數(shù)為反射波電場(chǎng)的振幅與入射波電場(chǎng)振幅之比、透射系數(shù)為透射波電場(chǎng)的振幅與入射波電場(chǎng)振幅之比，則,討論：, 和 是復(fù)數(shù)，表明反射波和透射波的振幅和相位與入射波 都不同。,10,6.1.2 對(duì)理想導(dǎo)體表面的垂直入射,媒質(zhì)1為理想介質(zhì)，10 媒質(zhì)2為理想導(dǎo)體，2,故,媒質(zhì)1中的入射波：,媒質(zhì)1中的反射波：,則,11,媒質(zhì)1中合成波的電磁場(chǎng)為,瞬時(shí)值形式,波的形式

3、,12,合成波的特點(diǎn),(n = 0,1,2,3,),(n = 0 ,1,2,3, ),1、媒質(zhì)1中的合成波是駐波。 電場(chǎng)振幅的最大值為2Eim， 最小值為0 ；磁場(chǎng)振幅的最 大值為2Eim /1，最小值也 為0。,2、電場(chǎng)波節(jié)點(diǎn)（ 的最小值的位置）,3、 電場(chǎng)波腹點(diǎn)（ 的最大值的位置）,13,4、 在時(shí)間上有/ 2 的相移。,5、 在空間上錯(cuò)開/ 4，電場(chǎng)的波腹（節(jié)）點(diǎn)正好是磁場(chǎng)的波節(jié)腹）點(diǎn)。,14,合成波的平均能流密度矢量,理想導(dǎo)體表面上的感應(yīng)電流,5、坡印廷矢量的平均值為零，不發(fā)生能量傳輸過程， 僅在兩個(gè)波節(jié)間進(jìn)行電場(chǎng)能量和磁場(chǎng)能的交換。表 明理想介質(zhì)中電磁波不能傳播、能量也無(wú)法傳遞。,1

4、5,例6.1.1 一均勻平面波沿+z 方向傳播，其電場(chǎng)強(qiáng)度矢量為,解：(1) 電場(chǎng)強(qiáng)度的復(fù)數(shù)表示,（1）求相伴的磁場(chǎng)強(qiáng)度 ； （2）若在傳播方向上 z = 0處，放置一無(wú)限大的理想導(dǎo)體平板， 求區(qū)域 z 0 中的電場(chǎng)強(qiáng)度 和磁場(chǎng)強(qiáng)度 ； （3）求理想導(dǎo)體板表面的電流密度。,則,16,寫成瞬時(shí)表達(dá)式,(2) 反射波的電場(chǎng)為,反射波的磁場(chǎng)為,17,在區(qū)域 z 0 的合成波電場(chǎng)和磁場(chǎng)分別為,(3) 理想導(dǎo)體表面電流密度為,18,電磁波導(dǎo)電媒質(zhì)分界面的垂直入射,從理想介質(zhì)到理想導(dǎo)體表面的垂直入射,故,19,6.1.3 對(duì)理想介質(zhì)分界面的垂直入射,設(shè)兩種媒質(zhì)均為理想介質(zhì)，即 1= 2= 0,則,討論,當(dāng)

5、2 1時(shí)， 0，反射波電場(chǎng)與入射波電場(chǎng)同相。,當(dāng)2 1時(shí)， 0，反射波電場(chǎng)與入射波電場(chǎng)反相。,20,媒質(zhì)1中的入射波：,媒質(zhì)1中的反射波：,媒質(zhì)1中的合成波：,媒質(zhì)2中的透射波：,21,合成波的特點(diǎn),這種由行波和純駐波合成的波稱為行駐波（混合波）,22,合成波電場(chǎng)振幅（ 0）,當(dāng)1z =n，即 z =n1/ 2 時(shí)，有,當(dāng)1z =(2n1)/2，即z =(n/2+1/4)1 時(shí)，有,23,合成波電場(chǎng)振幅（ 0）,當(dāng)1z =n，即 z =n1/ 2 時(shí)，有,當(dāng)1z =(2n1)/2，即z =(n/2+1/4)1 時(shí)，有,24,駐波系數(shù) S 定義為駐波的電場(chǎng)強(qiáng)度振幅的最大值與最小值之比，即,駐波系數(shù)(駐波比) S,討論,當(dāng)0 時(shí)，S 1，為行波。,當(dāng)1 時(shí)，S = ，是純駐波。,當(dāng) 時(shí)，1 S ，為混合波。S 越大，駐波分量 越 大，行波分量越小；,25,例6.1.2 在自由空間，一均勻平面波垂直入射到半無(wú)限大的無(wú)耗介質(zhì)平面上，已知自由空間中，合成波的駐波比為3，介質(zhì)內(nèi)傳輸波的波長(zhǎng)是自