§61均勻平面波在理想介質(zhì)中的傳播課件

6.1均勻平面波在理想介質(zhì)中的傳播許多復(fù)雜的電磁波可認(rèn)為是均勻平面電磁波的線性疊加，而均勻平面電磁波存在于無限大媒質(zhì)中，故先研究其在無限大理想介質(zhì)中的傳播具有重要意義■∞理想介質(zhì)中均勻平面波的如何表示？■均勻平面波在∞理想介質(zhì)中傳播特性和參數(shù)是什么？■均勻平面波有哪幾種極化方式？6.1均勻平面波在理想介質(zhì)中的傳播許多復(fù)雜的電磁波可認(rèn)為是均一、什么叫均勻平面電磁波即1)等相位面為平面

2)其傳播方向與等相位面的法線方向一致

3)等相位面上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的幅度、方向皆相同

4)沿傳播方向場(chǎng)強(qiáng)分量為零，即為橫電磁波(TEM)

5)具有時(shí)諧特性例：一均勻平面波沿+z方向傳播一、什么叫均勻平面電磁波即1)等相位面為平面例：一均勻平對(duì)無源區(qū)（充滿線性各向同性均勻理想介質(zhì)）：對(duì)無源區(qū)（充滿線性各向同性均勻理想介質(zhì)）：對(duì)無源區(qū)（充滿線性各向同性均勻理想介質(zhì)）：即沿+z方向傳播的均勻平面電磁波場(chǎng)強(qiáng)只與坐標(biāo)z有關(guān)，但無z分量對(duì)無源區(qū)（充滿線性各向同性均勻理想介質(zhì)）：即沿+z方向傳播的二、沿+z方向傳播的均勻平面電磁波1.場(chǎng)強(qiáng)的復(fù)矢量表示式設(shè)遠(yuǎn)離波源的區(qū)域(無源區(qū))為線性各向同性均勻理想介質(zhì)時(shí)諧特性的均勻平面電磁波滿足：即沿+z方向傳播的均勻平面電磁波場(chǎng)強(qiáng)只與坐標(biāo)z有關(guān)，但無z分量二、沿+z方向傳播的均勻平面電磁波1.場(chǎng)強(qiáng)的復(fù)矢量表示二、沿+z方向傳播的均勻平面電磁波1.場(chǎng)強(qiáng)的復(fù)矢量表示式設(shè)遠(yuǎn)離波源的區(qū)域(無源區(qū))為線性各向同性均勻理想介質(zhì)時(shí)諧特性的均勻平面電磁波滿足：二、沿+z方向傳播的均勻平面電磁波1.場(chǎng)強(qiáng)的復(fù)矢量表示交叉代入得關(guān)于場(chǎng)強(qiáng)的齊次Holmheltz方程：沿+z方向傳播的均勻平面電磁波：(場(chǎng)強(qiáng)只與z有關(guān)，無z分量)交叉代入得關(guān)于場(chǎng)強(qiáng)的齊次Holmheltz方程：沿+交叉代入得關(guān)于場(chǎng)強(qiáng)的齊次Holmheltz方程：沿+z方向傳播的均勻平面電磁波：交叉代入得關(guān)于場(chǎng)強(qiáng)的齊次Holmheltz方程：沿+在線性各向同性均勻媒質(zhì)中，為實(shí)數(shù)，則通解：同理上式中皆為復(fù)常數(shù)。在線性各向同性均勻媒質(zhì)中，在線性各向同性均勻媒質(zhì)中，為實(shí)數(shù)，則通解：同理上式中皆為復(fù)常數(shù)?！龅谝豁?xiàng)因子：表示相位隨z的增加而滯后，代表沿

+z方向傳播的波■第二項(xiàng)因子：表示相位隨z的增加而超前，代表沿

－z方向傳播的波在線性各向同性均勻媒質(zhì)中，在無限大線性各向同性均勻媒質(zhì)中無反射波，則■第一項(xiàng)因子：表示相位隨z的增加而滯后，代表沿

+z方向傳播的波■第二項(xiàng)因子：表示相位隨z的增加而超前，代表沿

－z方向傳播的波在無限大線性各向同性均勻媒質(zhì)中無反射波，則■第一項(xiàng)因子在無限大線性各向同性均勻媒質(zhì)中無反射波，則思考：1)若均勻平面電磁波在∞線性各向同性均勻媒質(zhì)沿－z方向傳播，則場(chǎng)強(qiáng)復(fù)矢量如何表示？2)若改為沿

+x

或

+y

方向傳播，則場(chǎng)強(qiáng)復(fù)矢量又如何表示？在無限大線性各向同性均勻媒質(zhì)中無反射波，則思考：

1)若均勻平面電磁波在∞線性各向同性均勻媒質(zhì)沿－z方向傳播，則場(chǎng)強(qiáng)復(fù)矢量如何表示？2)若改為沿

+x

或

+y

方向傳播，則場(chǎng)強(qiáng)復(fù)矢量又如何表示？2.場(chǎng)強(qiáng)的瞬時(shí)值令令2.場(chǎng)強(qiáng)的瞬時(shí)值令令2.場(chǎng)強(qiáng)的瞬時(shí)值同理：令令2.場(chǎng)強(qiáng)的瞬時(shí)值同理：令令1)周期

T：4.均勻平面波的傳播參數(shù)相位：：時(shí)間相位：空間相位2)頻率f：3)波長(zhǎng)l：同理：1)周期T：4.均勻平面波的傳播參數(shù)相位：：時(shí)間相位：1)周期

T：4.均勻平面波的傳播參數(shù)相位：：時(shí)間相位：空間相位2)頻率f：3)波長(zhǎng)l：4)相速vp：1)周期T：4.均勻平面波的傳播參數(shù)相位：：時(shí)間相位：5)波阻抗

Zw：橫向電場(chǎng)與橫向磁場(chǎng)之比=04)相速vp：5)波阻抗Zw：橫向電場(chǎng)與橫向磁場(chǎng)之比=04)相速5)波阻抗

Zw：橫向電場(chǎng)與橫向磁場(chǎng)之比=0同理可得：令5)波阻抗Zw：橫向電場(chǎng)與橫向磁場(chǎng)之比=0同理可得：令-------波阻抗(waveimpedance)(

真空波阻抗)波阻抗只與媒質(zhì)有關(guān)，亦稱媒質(zhì)的本征阻抗。同理可得：令-------波阻抗(waveimpedance)(-------波阻抗(waveimpedance)(

真空波阻抗)波阻抗只與媒質(zhì)有關(guān)，亦稱媒質(zhì)的本征阻抗。5.均勻平面波的傳播特性1)橫電磁波(TEM)特性：沿傳播方向場(chǎng)強(qiáng)分量=02)

電場(chǎng)與磁場(chǎng)始終相互垂直，、與滿足右手關(guān)系-------波阻抗(waveimpedance)(可證：，三者滿足右手關(guān)系，且1)橫電磁波(TEM)特性：沿傳播方向場(chǎng)強(qiáng)分量=02)

電場(chǎng)與磁場(chǎng)始終相互垂直，、與滿足右手關(guān)系可證：，三者滿足右3)

平均坡印亭矢量沿傳播方向，且為一常矢量(常矢量)可證：，三者滿足右手關(guān)系，且3)平均坡印亭矢量沿傳播方向，且為一常矢量(常矢量)可例5.1.1

已知無界理想介質(zhì)(mr=1)中均勻平面波的場(chǎng)強(qiáng)：求：(1)平面波的傳播方向；(2)

l、er、vp、w；(3)

SavSol.(1)該均勻平面波沿+y方向傳播(2)由題意可知：3)

平均坡印亭矢量沿傳播方向，且為一常矢量(常矢量)例5.1.1已知無界理想介質(zhì)(mr=1)中均勻平面波的例5.1.1

已知無界理想介質(zhì)(mr=1)中均勻平面波的場(chǎng)強(qiáng)：求：(1)平面波的傳播方向；(2)

l、er、vp、w；(3)

SavSol.(1)該均勻平面波沿+y方向傳播(2)由題意可知：例5.1.1已知無界理想介質(zhì)(mr=1)中均勻平面波的(3)平均坡印亭矢量：由或(3)平均坡印亭矢量：由由或(3)平均坡印亭矢量：由或(3)平均坡印6.均勻平面波的極化方式(polarizationmode)即電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的大小和方向隨時(shí)間的變化規(guī)律(偏振特性)設(shè)均勻平面波沿+z方向傳播，則6.均勻平面波的極化方式(polarizationmod6.均勻平面波的極化方式(polarizationmode)即電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的大小和方向隨時(shí)間的變化規(guī)律(偏振特性)設(shè)均勻平面波沿+z方向傳播，則6.均勻平面波的極化方式(polarizationmod1)

線極化(linearpolarization)：即電場(chǎng)強(qiáng)度矢量只沿某一特定方向，稱該電磁波為線極化波。1)線極化(linearpolarization)：1)

線極化(linearpolarization)：即電場(chǎng)強(qiáng)度矢量只沿某一特定方向，稱該電磁波為線極化波。線極化波的應(yīng)用水平極化波：方向與地面平行，如電視廣播信號(hào)….垂直極化波：方向與地面垂直，如陸地移動(dòng)通信….1)線極化(linearpolarization)：2)

圓極化(circular

polarization)：且，則即電場(chǎng)強(qiáng)度矢量末端軌跡是圓形，稱其為圓極化波。右旋圓極化左旋圓極化

水平極化波：方向與地面平行，如電視廣播信號(hào)….垂直極化波：方向與地面垂直，如陸地移動(dòng)通信….2)圓極化(circularpolarization2)

圓極化(circular

polarization)：且，則即電場(chǎng)強(qiáng)度矢量末端軌跡是圓形，稱其為圓極化波。右旋左旋圓極化波，如衛(wèi)星通信中….右旋圓極化左旋圓極化2)圓極化(circularpolarization3)

橢圓極化(elliptical

polarization)：為最普遍的極化方式，亦分為左旋和右旋橢圓極化波?！鋈我粋€(gè)圓極化波都可以分解為兩個(gè)相互正交、幅度相等的線極化波的疊加可以證明：右旋左旋圓極化波，如衛(wèi)星通信中….3)橢圓極化(ellipticalpolarizat3)

橢圓極化(elliptical

polarization)：為最普遍的極化方式，亦分為左旋和右旋橢圓極化波?！鋈我粋€(gè)圓極化波都可以分解為兩個(gè)相互正交、幅度相等的線極化波的疊加■任一個(gè)線極化波可以分解為兩個(gè)幅度相等但旋轉(zhuǎn)方向相反的圓極化波的疊加可以證明：3)橢圓極化(ellipticalpolarizat三、沿任意方向傳播的均勻平面電磁波波的傳播方向：(波陣面法線方向)同理式中、為復(fù)常矢量圖示：沿任意方向傳播的均勻平面波若坐標(biāo)系

軸//，則三、沿任意方向傳播的均勻平面電磁波波的傳播方向：(波陣面上任一點(diǎn)P：令傳播矢量(波矢，wavevector)：圖示：沿任意方向傳播的均勻平面波波陣面上任一點(diǎn)P：令傳播矢量(波矢，wavevect求該電磁波在傳播方向上的單位矢量、工作頻率，并確定待定常數(shù)A

及。Sol.例6.1.2若已知真空中均勻平面波的電場(chǎng)復(fù)矢量為：由題意可知：求該電磁波在傳播方向上的單位矢量、工作頻率，并確定待例6.1求該電磁波在傳播方向上的單位矢量、工作頻率，并確定待定常數(shù)A

及。Sol.例6.1.2若已知真空中均勻平面波的電場(chǎng)復(fù)矢量為：由題意可知：求該電磁波在傳播方向上的單位矢量、工作頻率，并確定待例6.1§61均勻平面波在理想介質(zhì)中的傳播課件§61均勻平面波在理想介質(zhì)中的傳播課件許多復(fù)雜的電磁波可認(rèn)為是均勻平面電磁波的線性疊加，而均勻平面電磁波存在于無限大媒質(zhì)中，故先研究其在無限大理想介質(zhì)中的傳播具有重要意義■∞理想介質(zhì)中均勻平面波的如何表示？■均勻平面波在∞理想介質(zhì)中傳播特性和參數(shù)是什么？■均勻平面波有哪幾種極化方式？許多復(fù)雜的電磁波可認(rèn)為是均勻平面電磁波的線性疊6.1均勻平面波在理想介質(zhì)中的傳播許多復(fù)雜的電磁波可認(rèn)為是均勻平面電磁波的線性疊加，而均勻平面電磁波存在于無限大媒質(zhì)中，故先研究其在無限大理想介質(zhì)中的傳播具有重要意義■∞理想介質(zhì)中均勻平面波的如何表示？■均勻平面波在∞理想介質(zhì)中傳播特性和參數(shù)是什么？■均勻平面波有哪幾種極化方式？6.1均勻平面波在理想介質(zhì)中的傳播許多復(fù)雜的電磁波可認(rèn)為是均一、什么叫均勻平面電磁波即1)等相位面為平面

2)其傳播方向與等相位面的法線方向一致

3)等相位面上各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的幅度、方向皆相同

4)沿傳播方向場(chǎng)強(qiáng)分量為零，即為橫電磁波(TEM)

5)具有時(shí)諧特性例：一均勻平面波沿+z方向傳播一、什么叫均勻平面電磁波即1)等相位面為平面例：一均勻平對(duì)無源區(qū)（充滿線性各向同性均勻理想介質(zhì)）：對(duì)無源區(qū)（充滿線性各向同性均勻理想介質(zhì)）：對(duì)無源區(qū)（充滿線性各向同性均勻理想介質(zhì)）：即沿+z方向傳播的均勻平面電磁波場(chǎng)強(qiáng)只與坐標(biāo)z有關(guān)，但無z分量對(duì)無源區(qū)（充滿線性各向同性均勻理想介質(zhì)）：即沿+z方向傳播的二、沿+z方向傳播的均勻平面電磁波1.場(chǎng)強(qiáng)的復(fù)矢量表示式設(shè)遠(yuǎn)離波源的區(qū)域(無源區(qū))為線性各向同性均勻理想介質(zhì)時(shí)諧特性的均勻平面電磁波滿足：即沿+z方向傳播的均勻平面電磁波場(chǎng)強(qiáng)只與坐標(biāo)z有關(guān)，但無z分量二、沿+z方向傳播的均勻平面電磁波1.場(chǎng)強(qiáng)的復(fù)矢量表示二、沿+z方向傳播的均勻平面電磁波1.場(chǎng)強(qiáng)的復(fù)矢量表示式設(shè)遠(yuǎn)離波源的區(qū)域(無源區(qū))為線性各向同性均勻理想介質(zhì)時(shí)諧特性的均勻平面電磁波滿足：二、沿+z方向傳播的均勻平面電磁波1.場(chǎng)強(qiáng)的復(fù)矢量表示交叉代入得關(guān)于場(chǎng)強(qiáng)的齊次Holmheltz方程：沿+z方向傳播的均勻平面電磁波：(場(chǎng)強(qiáng)只與z有關(guān)，無z分量)交叉代入得關(guān)于場(chǎng)強(qiáng)的齊次Holmheltz方程：沿+交叉代入得關(guān)于場(chǎng)強(qiáng)的齊次Holmheltz方程：沿+z方向傳播的均勻平面電磁波：交叉代入得關(guān)于場(chǎng)強(qiáng)的齊次Holmheltz方程：沿+在線性各向同性均勻媒質(zhì)中，為實(shí)數(shù)，則通解：同理上式中皆為復(fù)常數(shù)。在線性各向同性均勻媒質(zhì)中，在線性各向同性均勻媒質(zhì)中，為實(shí)數(shù)，則通解：同理上式中皆為復(fù)常數(shù)?！龅谝豁?xiàng)因子：表示相位隨z的增加而滯后，代表沿

+z方向傳播的波■第二項(xiàng)因子：表示相位隨z的增加而超前，代表沿

－z方向傳播的波在線性各向同性均勻媒質(zhì)中，在無限大線性各向同性均勻媒質(zhì)中無反射波，則■第一項(xiàng)因子：表示相位隨z的增加而滯后，代表沿

+z方向傳播的波■第二項(xiàng)因子：表示相位隨z的增加而超前，代表沿

－z方向傳播的波在無限大線性各向同性均勻媒質(zhì)中無反射波，則■第一項(xiàng)因子在無限大線性各向同性均勻媒質(zhì)中無反射波，則思考：1)若均勻平面電磁波在∞線性各向同性均勻媒質(zhì)沿－z方向傳播，則場(chǎng)強(qiáng)復(fù)矢量如何表示？2)若改為沿

+x

或

+y

方向傳播，則場(chǎng)強(qiáng)復(fù)矢量又如何表示？在無限大線性各向同性均勻媒質(zhì)中無反射波，則思考：

1)若均勻平面電磁波在∞線性各向同性均勻媒質(zhì)沿－z方向傳播，則場(chǎng)強(qiáng)復(fù)矢量如何表示？2)若改為沿

+x

或

+y

方向傳播，則場(chǎng)強(qiáng)復(fù)矢量又如何表示？2.場(chǎng)強(qiáng)的瞬時(shí)值令令2.場(chǎng)強(qiáng)的瞬時(shí)值令令2.場(chǎng)強(qiáng)的瞬時(shí)值同理：令令2.場(chǎng)強(qiáng)的瞬時(shí)值同理：令令1)周期

T：4.均勻平面波的傳播參數(shù)相位：：時(shí)間相位：空間相位2)頻率f：3)波長(zhǎng)l：同理：1)周期T：4.均勻平面波的傳播參數(shù)相位：：時(shí)間相位：1)周期

T：4.均勻平面波的傳播參數(shù)相位：：時(shí)間相位：空間相位2)頻率f：3)波長(zhǎng)l：4)相速vp：1)周期T：4.均勻平面波的傳播參數(shù)相位：：時(shí)間相位：5)波阻抗

Zw：橫向電場(chǎng)與橫向磁場(chǎng)之比=04)相速vp：5)波阻抗Zw：橫向電場(chǎng)與橫向磁場(chǎng)之比=04)相速5)波阻抗

Zw：橫向電場(chǎng)與橫向磁場(chǎng)之比=0同理可得：令5)波阻抗Zw：橫向電場(chǎng)與橫向磁場(chǎng)之比=0同理可得：令-------波阻抗(waveimpedance)(

真空波阻抗)波阻抗只與媒質(zhì)有關(guān)，亦稱媒質(zhì)的本征阻抗。同理可得：令-------波阻抗(waveimpedance)(-------波阻抗(waveimpedance)(

真空波阻抗)波阻抗只與媒質(zhì)有關(guān)，亦稱媒質(zhì)的本征阻抗。5.均勻平面波的傳播特性1)橫電磁波(TEM)特性：沿傳播方向場(chǎng)強(qiáng)分量=02)

電場(chǎng)與磁場(chǎng)始終相互垂直，、與滿足右手關(guān)系-------波阻抗(waveimpedance)(可證：，三者滿足右手關(guān)系，且1)橫電磁波(TEM)特性：沿傳播方向場(chǎng)強(qiáng)分量=02)

電場(chǎng)與磁場(chǎng)始終相互垂直，、與滿足右手關(guān)系可證：，三者滿足右3)

平均坡印亭矢量沿傳播方向，且為一常矢量(常矢量)可證：，三者滿足右手關(guān)系，且3)平均坡印亭矢量沿傳播方向，且為一常矢量(常矢量)可例5.1.1

已知無界理想介質(zhì)(mr=1)中均勻平面波的場(chǎng)強(qiáng)：求：(1)平面波的傳播方向；(2)

l、er、vp、w；(3)

SavSol.(1)該均勻平面波沿+y方向傳播(2)由題意可知：3)

平均坡印亭矢量沿傳播方向，且為一常矢量(常矢量)例5.1.1已知無界理想介質(zhì)(mr=1)中均勻平面波的例5.1.1

已知無界理想介質(zhì)(mr=1)中均勻平面波的場(chǎng)強(qiáng)：求：(1)平面波的傳播方向；(2)

l、er、vp、w；(3)

SavSol.(1)該均勻平面波沿+y方向傳播(2)由題意可知：例5.1.1已知無界理想介質(zhì)(mr=1)中均勻平面波的(3)平均坡印亭矢量：由或(3)平均坡印亭矢量：由由或(3)平均坡印亭矢量：由或(3)平均坡印6.均勻平面波的極化方式(polarizationmode)即電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的大小和方向隨時(shí)間的變化規(guī)律(偏振特性)設(shè)均勻平面波沿+z方向傳播，則6.均勻平面波的極化方式(polarizationmod6.均勻平面波的極化方式(polarizationmode)即電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的大小和方向隨時(shí)間的變化規(guī)律(偏振特性)設(shè)均勻平面波沿+z方向傳播，則6.均勻平面波的極化方式(polarizationmod1)

線極化(linearpolarization)：即電場(chǎng)強(qiáng)度矢量只沿某一特定方向，稱該電磁波為線極化波。1)線極化(linearpolarization)：1)

線極化(linearpolarization)：即電場(chǎng)強(qiáng)度矢量只沿某一特定方向，稱該電磁波為線極化波。線極化波的應(yīng)用水平極化波：方向與地面平行，如電視廣播信號(hào)….垂直極化波：方向與地面垂直，如陸地移動(dòng)通信….1)線極化(linearpolarization)：2)

圓極化(circular

polarization)：且，則即電場(chǎng)強(qiáng)度矢量末端軌跡是圓形，稱其為圓極化波。右旋圓極化左旋圓極化

水平極化波：方向與地面平行，如電視廣播信號(hào)….垂直極化波：方向與地面垂直，如陸地移動(dòng)通信….2)圓極化(circularpolarization2)

圓極化(circular

polarization)：且，則即電場(chǎng)強(qiáng)度矢量末端軌跡是圓形，稱其為圓極化波。右旋左旋圓極化波，如衛(wèi)星通信中….右旋圓極化左旋圓極化2)圓極化(circularpol