第6章 均匀平面电磁波的反射与透射ppt课件.ppt

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1、电磁波入射到介质界面上，会发生反射、折射现象。反射、折射定律有两个方面的问题：（1）入射角、反射角和折射角之间的关系问题；（2）入射波、反射波和折射波振幅和相位的变化关系。反射、折射既然发生在界面上，就属于边值问题。从电磁场理论可以导出反射和折射定律，也从一个侧面证明麦氏方程的正确性。第六章均匀平面电磁波的反射与透射1、均匀平面波向平面分界面的垂直入射2、均匀平面波向多层媒质分界面的垂直入射3、均匀平面波向理想介质平面分界面的斜入射4、均匀平面波对理想导体平面的斜入射本节内容：设z=0的平面是导电媒质1与导电媒质2的分界平面。一、平面电磁波

2、向导电媒质分界面的垂直入射§6.1均匀平面电磁波向平面分界面的垂直入射中导电媒质1的参数为；中导电媒质2的参数为；沿x方向极化的均匀平面波从媒质1垂直入射到媒质2的分界平面上发生反射与折射。设入射电磁波的电场和磁场为入射电磁波的电场和磁场为设反射电磁波的电场和磁场为媒质1中总的合成电磁场为区域2中透射波电场和磁场其中z=0处分界面电场强度切向分量连续的边界条件E1t=E2t，有z=0处分界面磁场强度切向分量连续的边界条件H1t=H2t，有反射系数与为复数满足折射系数二、平面电磁波向理想导体的垂直入射设z=0为理想介质与理想导体分界面，设入射

3、电磁波沿z正向垂直入射到理想导体表面上。理想媒质1的传播常数和波阻抗反射系数折射系数理想导体的波阻抗由此可得2)1区的合成电场和磁场：平面电磁波向理想导体的垂直入射时相应的瞬时式1)理想导体内透射电磁波不存在。结论：在入射介质中电磁波表现为纯驻波，任意时刻1区的合成电、磁场都在距理想导体表面的某些固定位置处存在零值（波节）和最大值（波腹）在反射点（z=0）处是电场的波节，磁场的波腹；相邻波节（或波腹）相距半个波长；相邻波节与波腹相距1/4波长。在介质1没有单向流动的实功率，而只有虚功率。能量仅在两个波节间进行电场与磁场能量的交换。驻波不传输

4、能量，其坡印廷矢量的时间平均值为由于2区中无电磁场，在理想导体表面两侧的磁场切向分量不连续，所以分界面上存在面电流，面电流密度为例1、一极化波由空气向一理想导体平面(z=0)垂直入射。试求：（1）反射波的电场强度；（2）入射与反射波各是何种极化波？（3）导体平面上的面电流密度。已知入射波电场强度矢量为解：（1）反射系数反射波电场强度为（2）入射波是左旋圆极化，反射波是右旋圆极化—旋向反转。（3）入射波磁场强度反射波磁场强度媒质1中总的合成磁场为例2、空气中一右旋圆极化电波沿正方向垂直入射至位于z=0的理想导体板上，其的复数形式为（V/m）（

5、1）求反射波，并确定它的极化方式；（2）求空气中总电场强度、总磁场强度；（2）求导体板上的面电流密度。（书p231例6.1.1）导体平面上的面电流密度三、平面电磁波向理想介质的垂直入射设z=0为分界面，设入射电场强度只具有x分量，沿z轴正向垂直入射到理想介质分界面（如图示）。设入射与反射电磁波分别为区域2中的透射波电场和磁场为则：解得：可得：与之间的关系为：反射波为：透射波为：在处有：根据边界条件：反射系数1）反射波若在界面反射处，反射电波与入射电波反相——半波损失2）透射波区域2中的电、磁场表现为行波折射系数3）行驻波区域1中的电场为区域

6、1中的总电场为上式右边第一项为沿+z方向的行波这种既有行波又有驻波的电磁波叫行驻波（混合波）。在传播方向上的一些固定位置处存在有行驻波的振幅最大和最小之分。第二项为驻波同理，可得区域1中的总磁场为可见，磁场也是既有行波又有驻波的行驻波。介质1中电磁波表现为行驻波，能量部分返回电源，部分传播。区域1中电、磁场强度的模为(设Ei0为实数)同理，可得可见，电场强度振幅的最大位置处恰为磁场强度振幅的最小位置处；电场振幅的最小位置处恰为磁场振幅的最大位置处。4）驻波比由电、磁场强度的模表达式(1)当Γ>0，即(η2>η1)在分界面处(z=0)为电场的

7、波腹和磁场的波节。与分界面相距四分之一波长处为电场的波节和磁场的波腹。(2)当Γ<0时电、磁场的波腹、波节位置与（1）相反。定义：驻波比为行波状态，区域1中无反射波，入射波功率都全部透入区域2；部分反射，为行驻波；全反射，为驻波；图E的振幅与驻波比的关系区域1中入射波平均功率密度矢量为反射波的平均功率密度矢量为5）入射波、反射波与透射波间的平均功率密度关系区域1中合成波的平均功率密度矢量为区域2中，透射波的平均功率密度矢量入射波功率=反射波功率+透射波功率例3、一右旋圆极化波由空气向一理想介质平面(z=0)垂直入射，媒质的电磁参数为ε2=9

8、ε0，ε1=ε0，μ1=μ2=μ0。试求：（1）反射波、透射波的电场强度；（2）相对平均功率密度；（3）它们各是何种极化波？已知入射波电场强度矢量为解：（1）反射系数和透射系数为