31 場方程的解32 兩種介質(zhì)分界面上電磁波的反射和折射33.ppt

1、1，3.1場方程的解法3.2在兩個介質(zhì)子界面中電磁波的反射和折射3.3導體內(nèi)電磁波3.4以理想導體為邊界的空間中電磁波，沿3章時間的電磁場，2，3.1場方程的解法，1，在自由空間中的解，在自由空間中脈方程，3，簡化，e和b的各分量滿足電磁波的頻率的情況下，4，helmum或者，其中，5，2，平面電磁波，電磁波在特定方向傳播，例如，x方向，e和b僅與x，t相關(guān)，與y，z無關(guān)。在x方向上，e的分量必須為零，E0必須垂直于傳播方向(k)。6，k的物理意義；沿電磁波傳播方向的矢量，數(shù)字k稱為波數(shù)。e，b，k是徐璐正交的三個矢量，7，平面電磁波特征可概括為：(2)E的方向稱為電磁波的偏振方向。對于特定k

2、(傳播方向)，存在兩個獨立的偏振方向。(1)E和b都垂直于波矢量k，這種波稱為橫波。電磁波的場強矢量e和b都垂直于傳播方向k。8，(5)能量流密度，(3)每個偏振方向，b垂直于e，其振幅的比率總是，(4)電場和磁場貢獻了電磁能量的一半，電磁場的能量密度為：9，1，反射和折射定律，電磁場滿足的邊界值條件對于電磁波，2，在振幅關(guān)系fresnel公式中，每個波有兩個單獨的偏振波，因此，如果e垂直于入射面，e平行于入射面，則12，1，e垂直于入射面，折射定律，13，2，e平行于入射面，則以同樣的方式，14，2個介質(zhì)具有電磁波的反射和折射特性。 1、入射波為自然光時，反射和折射都變?yōu)椴糠制瘛?，e在平

3、行于入射面的元件上沒有反射波，因此反射光會變成垂直于入射面的偏振光的完全偏振。在本例中，入射角是布魯斯特角。3、光密度傳播時反射波電場與入射波電場相反，這種現(xiàn)象稱為反射過程的反波損失。15，3.3度體內(nèi)的電磁波，1，導體內(nèi)自由電荷的分布(電導率的情況)，金屬約1017s的量級，因此自由電荷導體內(nèi)部的衰減很快，所以僅分布在自由電荷導體的表面。16，2，導體內(nèi)的電磁波，導體內(nèi)部：頻率在電磁波的麥克斯韋方程中，17，形式與絕緣介質(zhì)中的相應方程完全相同，但現(xiàn)在是復數(shù)的，在上面定義的復介電常數(shù)中，實數(shù)部分表示位移電流的貢獻。不會引起電磁力的耗散，虛數(shù)部分是傳導電流的貢獻，導致能量耗散。(復介電常數(shù))，3

4、皮膚效應和滲透深度，18，在導體的表面，電磁波與導體的自由電荷相互作用，在導體的表面產(chǎn)生電流。這種電流的存在將電磁波反射到空間中，使一些電磁能量滲透到人體內(nèi)。在導體表面的薄層內(nèi)形成電磁波，最終通過傳導電流將這部分能量消耗為焦耳熱。，滲透深度與電導率和頻率的平方根成反比，滲透深度為銅的19，頻率為50 Hz的電磁波的滲透深度約為1厘米。頻率為100 MHz的電磁波的穿透深度約為10-3厘米。對于高頻電磁波，電磁場及其作用的高頻電流表集中在非常薄的表面內(nèi)，這種現(xiàn)象稱為皮膚效應。3.4以理想導體為邊界的空間內(nèi)的電磁波，理想導體是電導率無限的導體，理想導體和真空或絕緣介質(zhì)是分割界面的邊界值條件：20，

5、在自由空間內(nèi)E0，在理想導體的相鄰邊界面上，因為e只有再次垂直于界面的元件，所以相鄰導體的面上有一個，矩形共振器(駐波解決方案)，正交坐標到f，e或h的任意對于Ex，邊界條件為相切分量，垂直分量，22。其中，23，3個隨機系數(shù)之間的關(guān)系由E0導出方程確定，A1，A2只有2個是獨立的。在每個組(n，m，p)中，對于L1L2L3，最小諧振頻率為24，2，如果有矩形波導的電磁波，則電波管是空心金屬管，并且可以傳播電磁波。波導內(nèi)部空間的邊界是向傳播方向無限延伸的管道壁。因為電磁波沿z軸傳播，其傳播系數(shù)為，電場e代表方程，25，u(x，y)代表電磁場的所有恒角成分，26，邊界條件，結(jié)果，27，3個隨機系數(shù)之間的關(guān)系由E0推導方程確定，A1，A2只有2個對于每個組(m，n)，在波導內(nèi)傳播的最低頻率波為28，得到電場e的解后，給出磁場h為：在波導內(nèi)傳播的波不能同時是電場e和磁場h的橫波，通常是波模式為Ez=