电磁波第六章均匀平面波的反射与透射

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1、电磁场与电磁波物理电子学院周俊第六章均匀平面波的反射与透射边界条件入射波（已知）＋反射波（未知）透射波（未知）现象：电磁波入射到不同媒质分界面上时一部分波被分界面反射，一部分波透过分界面入射方式：垂直入射、斜入射；媒质类型：导电媒质、理想导体、理想介质;分析方法：电磁场与电磁波第六章__均匀平面波的反射与透射第2页均匀平面波垂直入射到两种不同媒质的分界平面物理电子学院周俊第3页6.1.1对导电媒质分界面的垂直入射电磁场与电磁波第六章__均匀平面波的反射与透射第一节均匀平面波对分界平面的垂直入射物理电子学院周俊第4页1、2区的1区(z<0)：2区(z>0)：问

2、题：沿x方向极化的均匀平面波从媒质1垂直入射到与导电媒质2的分界平面上。有入射波、反射波、传输波(透射波)给定：入射波、边界条件，求：反射波和传输波。电磁场与电磁波第六章__均匀平面波的反射与透射zx媒质1：媒质2：y第5页设入射波为：反射波为：媒质1的合成电场合成磁场媒质1中波是入射波和反射波的叠加，因此：第6页透射波为：媒质2的合成电场合成磁场媒质2中只有透射波，因此：第7页在分界面z=0处，电场强度和磁场强度的切向分量连续：即边界条件：z=0，电磁场与电磁波第六章__均匀平面波的反射与透射将联立解之，得反射系数透射系数第8页反射系数Γ：反射波电场的振幅

3、与入射波电场振幅之比透射系数τ：透射波电场的振幅与入射波电场振幅之比的关系：Γ和是复数，表明反射波和透射波的振幅和相位与入射波都不同电磁场与电磁波第六章__均匀平面波的反射与透射为了加深理解，讨论几种特殊情况：(2)媒质2为理想导体即全反射(1)两种媒质参量相同全传输物理电子学院周俊第9页良导体→反射大、透射小：电磁波很难进入良导体内部(4)两理想介质的分界面，即1=2=0，则得到实数值的电磁场与电磁波第六章__均匀平面波的反射与透射(3)媒质1为空气，媒质2为良导体：将产生趋肤效应物理电子学院周俊第10页6.1.2对理想导体平面的垂直入射已知：边界条

4、件，入射波研究：反射波，透射波设：波沿x方向极化电磁场与电磁波第六章__均匀平面波的反射与透射得到说明只有反射波，没有透射波媒质1为理想介质，σ1＝0媒质2为理想导体，σ2＝∞物理电子学院周俊▼第11页入射波：反射波：注意：由于反射波沿-z方向传播，与符号相反电磁场与电磁波第六章__均匀平面波的反射与透射x媒质1：媒质2：zz=0y第12页合成电场为(省略了时间因子)在导体表面，故瞬时值形式：Ex具有驻波分布(或直接由得到)合成磁场Hy具有驻波分布第13页对于合成电场①时，②时，对于合成磁场当时，时，当物理电子学院周俊▼第14页时，电磁场与电磁波第六章__均

5、匀平面波的反射与透射①合成的电场磁场在空间仍相互垂直，振幅仍差η倍，但形成了驻波：振幅随z作正弦变化，相位与z无关，无波动性，故称为驻波；结论②电场的零点磁场为最大点磁场的零点为电场的最大点零点波节，最大点波腹电场磁场在时间上有的相移,电场磁场在空间上错开第15页③平均坡印廷矢量：能量在空间(两个波节间)进行电能与磁能的交换；④导体表面感应电流密度：说明驻波不传输能量由于分界面上电场为零，为满足边界条件，表面有电流密度。第16页6.1.3对理想介质分界面的垂直入射均为实数，①②反射波电场与入射波电场同相；反射波电场与入射波电场反相。电磁场与电磁波第六章__均

6、匀平面波的反射与透射物理电子学院周俊第17页媒质1的合成波：媒质2的透射波：电磁场与电磁波第六章__均匀平面波的反射与透射x介质1：介质2：zz=0y物理电子学院周俊第18页媒质1中的合成波的电场电磁场与电磁波第六章__均匀平面波的反射与透射媒质1中的合成波的磁场合成波的特点（以电场为例）这种由行波和纯驻波合成的波称为行驻波（混合波）——合成波电场——驻波电场z——行波电场y第19页合成波电场振幅（>0）当2β1z=－2nπ，即z=－nλ1/2时，有当2β1z=－(2n＋1)π，即z=－(n/2+1/4)λ1时，有——合成波电场振幅——合成波电场zy第20

7、页合成波电场振幅（<0）当β1z=－nπ，即z=－nλ1/2时，有当β1z=－(2n＋1)π/2，即z=－(n/2+1/4)λ1时，有——合成波电场振幅——合成波电场zy▼第21页物理电子学院周俊第22页①E最大，H最小②Γ>0时合成波电场振幅Γ<0时合成波电场振幅电磁场与电磁波第六章__均匀平面波的反射与透射H最大，E最小边界z=0处合成波的电场和磁场振幅时，1

8、当Г＝±1时，S=，是纯驻波当媒质2中的平均能流密