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。變化磁場激發(fā)電場(推廣的位移電流)Ampane環(huán)路定律，變化的電場激發(fā)磁場Gauss定理，電荷是電場的源，電力線從正電荷發(fā)出而終止于負電荷電荷對電場作用的局域性質(zhì)：空間某點處場的散度只和該點的電荷密度有關(guān)，而和其他地點的電荷分布無關(guān)；電荷只直接激發(fā)起臨近的場。而遠處的場則是通過場本身的內(nèi)部作用傳遞出去的（4）磁感應(yīng)強度B是無源場，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量E和H除隨時間變化外，只與波的傳播方向有關(guān)，而與其他坐標(biāo)無關(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，將產(chǎn)生什么現(xiàn)象？用什么定律來說明？其表示式是什么？當(dāng)平面波投射到兩種介質(zhì)分界面時，將產(chǎn)生反射和折射現(xiàn)象，入射，反射，折射三個波的傳播矢量（方向）的關(guān)系由反射定律和折射定律來說明：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)進入光疏媒質(zhì)時，當(dāng)折射角他＝90時，光線不再進入光疏媒質(zhì)，此時的入射角滿足sini=n2/n1,當(dāng)i再增大時，能量將全部返回第一媒質(zhì)，這種現(xiàn)象叫全反射。開始產(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：電場矢量與入射面垂直垂直極化波：電場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，說明其物理含義。沿z方向呈行波狀態(tài)，說明合成波是沿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中的波是一個統(tǒng)一體。是一個波形的兩個部分。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模的截止波長最長。14.在薄膜波導(dǎo)中實現(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。并說明式中各符號的含義。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)和波長給定時，特征方程時關(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均勻分布的，而漸變光纖其纖芯中的折射率時變化的，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的，這樣的波類似于一個橫電磁波，其特點是：（1）：軸向場分量極小。橫向場占優(yōu)勢。（2）：邊界的存在只是構(gòu)成全反射，并不影響場的偏振態(tài)，場的橫向分量是線偏振的。（3）：橫向電場和橫向磁場都滿足標(biāo)量波動方程，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個根。21.為什么說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上只傳輸單一基模的光纖，二階模截止。對階躍光纖，單模條件v<2.40483.對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.試說明單模光纖的雙折射。.雙折射與偏振是單模光纖特有的問題。所謂單模光纖，實際上傳輸兩個正交的基模，它們的電場各沿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)，它們是相互簡并的。但實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)可以用什么方法來描述。．常用的光纖色散表示法有：最大時延差，脈沖展寬和光纖3db帶寬B。最大時延差描述光纖中速度最快和最慢的光波成分的時延之差。脈沖展寬和光纖帶寬描述光纖色散對傳輸信號的影響。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使波長的非線性函數(shù)，從而使光的傳播速度隨波長而變，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，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。．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