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文檔簡介
復習電磁波的場量表達式包含了有關波特性的信息。
1、均勻平面波電場場量的一般表達式
2、波的頻率和周期
4、相位速度(波速)
結論:在自由空間中傳播的電磁波,電場幅度與磁場幅度之比為377。討論:1、電磁波傳播相位速度僅與媒質特性相關。
2、真空中電磁波的相位速度:
結論:在自由空間中傳播的電磁波,電場幅度與磁場幅度之比為377。小結:無界理想媒質中均勻平面波的傳播特性:電場與磁場的振幅相差一個因子η.電場、磁場的時空變化關系相同。電場、磁場的振幅不隨傳播距離增加而衰減。電場和磁場在空間相互垂直且都垂直于傳播方向。
E、H、K(波的傳播方向)滿足右手螺旋關系。第四節波的極化特性極化的分類:兩個頻率相同、傳播方向相同的正交電場分量1.當相位相同或相差180。時,電磁波為線極化波;2.當振幅相同,相差時,電磁波為圓極化波。3.當振幅和相位是任意的,則其合成波為橢圓極化波。第五節導電媒質中的均勻平面波一、導電媒質中的波動方程在無源的導電媒質區域中,麥克斯韋方程為第一個方程可以改寫為導電媒質的典型特征是電導率
≠0。電磁波在其中傳播時,有傳導電流J=γE存在,同時伴隨著電磁能量的損耗,電磁波的傳播特性與非導電媒質中的傳播特性有所不同。稱為復介電常數或等效介電常數說明:復介電常數引入等效復介電常數后,無源導電媒質中的麥克斯韋方程組可記做:二、導電媒質中的波動方程的解可建立方程組:三、導電媒質中的平面波的傳播特性
1、波的振幅和傳播因子
2、幅度因子和相位因子
3、相位速度(波速)在理想媒質中:很明顯:損耗媒質中波的相速與波的頻率有關。色散現象:波的傳播速度(相速)隨頻率改變而改變的現象。具有色散效應的波稱為色散波。結論:導電媒質(損耗媒質)中的電磁波為色散波。
4、場量E,H的關系可以推知:在導電媒質中,場量E,H之間關系與在理想介質中場量間關系相同,即:討論:(1)三者相互垂直,且滿足右手螺旋關系
在導電媒質中,電場和磁場在空間中不同相。電場相位超前磁場相位:小結:無限大導電媒質中電磁波的特性:
1、為橫電磁波(TEM波)三者滿足右螺旋關系;2、電磁場的幅度隨傳播距離增加而呈指數規律減小;3、電、磁場不同相,電場相位超前于磁場相位;4、是色散波。波的相速與頻率相關。四、媒質導電性對場的影響
1、良導體中的電磁波
重要性質:在良導體中,電場相位超前磁場相位π/4.因此:電磁波只能存在于良導體表層附近,其在良導體內激勵的高頻電流也只存在于導體表層附近,這種現象成為趨膚效應。
2、弱導體中的電磁波在弱導電媒質中,仍存在能量損耗,波的相位常數近似等于理想媒質中波的相位常數,本征阻抗:第六節均勻平面波對分界面的垂直入射
本節討論單一頻率均勻平面波在兩個半無界介質分界面上的反射與透射,設分界面為無限大平面,分界面位于z=0處。本節以入射波為x方向的線極化波為例進行討論。一、對理想導體的分界面的垂直入射
設左半空間是理想介質,γ1=0;右半空間為理想導體,γ2=∞。分界面在z=0平面上。
理想介質內將存在入射波和反射波。設入射波電場為:則反射波電場為:則入射波磁場為則反射波磁場為由理想導體邊界條件可知:理想媒質中的合成場為:合成波場量的實數表達式為:討論:1、合成波的性質:zEx0zHy0zHy0zEx0合成波的性質:
合成波為純駐波振幅隨距離變化電場和磁場最大值和最小值位置錯開λ/4電場和磁場原地振蕩,電、磁能量相互轉化。2、導體表面的場和電流在理想導體表面的感應面電流為:3、合成波的平均能流密度結論:合成波(駐波)不傳播電磁能量,只存在能量轉化。復習1.導電媒質中的均勻平面波導電媒質的典型特征是電導率
≠0。二、導電媒質中的波動方程的解可建立方程組:三、媒質導電性對場的影響
1、良導體中的電磁波第六節均勻平面波對分界面的垂直入射一、對理想導體的分界面的垂直入射
設左半空間是理想介質,γ1=0;右半空間為理想導體,γ2=∞。分界面在z=0平面上。
理想介質內將存在入射波和反射波。設入射波電場為:則反射波電場為:則入射波磁場為則反射波磁場為由理想導體邊界條件可知:二、對兩種導電媒質分界面的垂直入射
設左、右半空間分別為1區和2區。由于它們的本征阻抗不同,電磁波在介質分界面上將發生反射和透射。透射波在介質2中將繼續沿+z方向傳播。設入射波電場為(一般已知):反射波電場為:設透射波電場為:由兩種導電介質邊界條件可知:媒質1中總的電場、磁場為:定義:反射系數透射系數反射系數和透射系數關系為:討論
3.當1區為空氣,2區為良導體,對于一般的高頻電磁波(GHz),在此導電
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