電磁場(chǎng)與電磁波1均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射.pptVIP

一、 均勻平面波對(duì)分界面的垂直入射 二、 均勻平面波對(duì)多層介質(zhì)分界平面的垂直入射 三、 均勻平面波對(duì)理想介質(zhì)分界平面的斜入射 四、 均勻平面波對(duì)多層介質(zhì)分界平面的斜入射,討論內(nèi)容,入射方式：垂直入射、斜入射,媒質(zhì)類型：,分析方法：,基本模型,1、 對(duì)導(dǎo)電媒質(zhì)分界面的垂直入射,z 0中，導(dǎo)電媒質(zhì)1的參數(shù)為,z 0中，導(dǎo)電媒質(zhì)2的參數(shù)為,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,1、 對(duì)導(dǎo)電媒質(zhì)分界面的垂直入射,媒質(zhì)1中的入射波：,媒質(zhì)1中的反射波：,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,1、 對(duì)導(dǎo)電媒質(zhì)分界面的垂直入射,媒質(zhì)1中的合成波：,媒質(zhì)2中的透射波：,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,在分界面z = 0 上，電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度切向分量連續(xù)，即,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,若媒質(zhì)2理想導(dǎo)體，即2= ，則2c= 0，故有, 和 是復(fù)數(shù)，表明反射波和透射波的振幅和相位與入 射波都不同，且,若兩種媒質(zhì)均為理想介質(zhì)，即1= 2= 0，則得到,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,2、 對(duì)理想導(dǎo)體表面的垂直入射,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,媒質(zhì)1中的入射波：,媒質(zhì)1中的反射波：,2、 對(duì)理想導(dǎo)體表面的垂直入射,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,媒質(zhì)1中的合成波,合成波瞬時(shí)形式：,合成波的平均能流密度矢量,理想導(dǎo)體表面上的感應(yīng)電流,媒質(zhì)1中的合成波,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,2、 對(duì)理想導(dǎo)體表面的垂直入射：合成波的特點(diǎn),(n = 0,1,2,3,),(n = 0 ,1,2,3,),媒質(zhì)1中的合成波是駐波。,電場(chǎng)波節(jié)點(diǎn)（ 的最小值的位置）：,電場(chǎng)波腹點(diǎn)（ 的最大值的位置）,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,兩相鄰波節(jié)點(diǎn)之間任意兩點(diǎn)的電場(chǎng)同相。同一波節(jié)點(diǎn)兩側(cè)的 電場(chǎng)反相,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,坡印廷矢量的平均值為零，不發(fā)生能量傳輸過(guò)程，僅在兩 個(gè)波節(jié)間進(jìn)行電場(chǎng)能量和磁場(chǎng)能的交換。,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,在時(shí)間上有/ 2 的相移,在空間上錯(cuò)開(kāi)/ 4，電場(chǎng)的波腹（節(jié)）點(diǎn)正好是 磁場(chǎng)的波節(jié)（腹）點(diǎn)；,【例1】 一均勻平面波沿+z方向傳播，其電場(chǎng)強(qiáng)度矢量為 求相伴的磁場(chǎng)強(qiáng)度 ； 若在傳播方向上z = 0處，放置一無(wú)限大的理想導(dǎo)體平板，求 區(qū)域 z 0 中的電場(chǎng)強(qiáng)度 和磁場(chǎng)強(qiáng)度 ； 求理想導(dǎo)體板表面的電流密度。,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,3 、對(duì)理想介質(zhì)分界面的垂直入射,當(dāng)21時(shí)， 0，反射波電場(chǎng)與入射波電場(chǎng)同相,當(dāng)21時(shí)， 0，反射波電場(chǎng)與入射波電場(chǎng)反相,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,3 、對(duì)理想介質(zhì)分界面的垂直入射,媒質(zhì)1中的入射波：,媒質(zhì)1中的反射波：,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,3 、對(duì)理想介質(zhì)分界面的垂直入射,媒質(zhì)1中的合成波：,媒質(zhì)2中的透射波：,這種由行波和純駐波合成的波稱為行駐波（混合波）,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,3 、對(duì)理想介質(zhì)分界面的垂直入射：合成波的特點(diǎn),當(dāng)1z=n，即z=n1/2 (n=0,1,2,)時(shí)，有,合成波電場(chǎng)振幅（ 0）,當(dāng)1z=(2n1)/2，即z=(n/2+1/4)1 (n=0,1,2,)時(shí)，有,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,當(dāng)1z=n，即z=n1/2 (n=0,1,2,)時(shí)，有,合成波電場(chǎng)振幅（ 0）,當(dāng)1z=(2n1)/2，即z=(n/2+1/4)1 (n=0,1,2,)時(shí)，有,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,駐波系數(shù)(駐波比) S：駐波的電場(chǎng)強(qiáng)度振幅的最大值與最小值之比，即,討論：,當(dāng)0 時(shí)，S 1，為行波；,當(dāng)1 時(shí)，S = ，是純駐波。,當(dāng) 時(shí)，1 S ，為混合波。S 越大，駐波分 量越大，行波分量越小；,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,3 、對(duì)理想介質(zhì)分界面的垂直入射：駐波比,媒質(zhì)1中沿z方向傳播的平均功率密度,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,3 、對(duì)理想介質(zhì)分界面的垂直入射：能流密度,媒質(zhì)2中的平均功率密度,媒質(zhì)1中沿z方向傳播的平均功率密度,由,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,3 、對(duì)理想介質(zhì)分界面的垂直入射：能流密度,【例2】在自由空間，一均勻平面波垂直入射到半無(wú)限大的無(wú)耗介質(zhì)平面上，已知自由空間中，合成波的駐波比為3，介質(zhì)內(nèi)傳輸波的波長(zhǎng)是自由空間波長(zhǎng)的1/6，且分界面上為駐波電場(chǎng)的最小點(diǎn)。求介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率和相對(duì)介電常數(shù)。,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,【答案】,【例3】入射波電場(chǎng) 從I區(qū)空氣（z 0）中 r=1 、r = 4 。求區(qū)域 z 0的 電場(chǎng)和磁場(chǎng) 。,一、均勻平面波對(duì)分界平面的垂直入射,【例 4】 已知媒質(zhì)1的r1=4、r1=1、1=0 ； 媒質(zhì)2 的r2=10、r2 = 4、2= 0 。角頻率5108 rad /s 的均勻平面波從媒質(zhì)1垂直入射到分界面上，設(shè)入射波是沿 x 軸