电磁场与电磁波理论(第二版)(徐立勤,曹伟) PPT 第6章 均匀平面波的传播

时间:2025-02-28

均匀平面波的传播

《电磁场与电磁波理论》

第6章均匀平面波的传播

第6章 主要内容 6.1 6.2 6.3 6.4

均匀平面波的传播 基本要求

电磁波的产生和描述

均匀平面波在理想介质中的传播 均匀平面波在导电媒质中的传播 均匀平面波对不同媒质分界面的垂直入射 均匀平面波对不同媒质分界面的斜入射

6-1

均匀平面波的传播

《电磁场与电磁波理论》

第5章电磁波的辐射

主要内容均匀平面波是构成复杂电磁波的基础,研究电磁

波在有限空间的传播就可以借助于均匀平面波的传播特性来分析。具有时谐特性的均匀平面波是我们最为 关注的电磁波形式。本章首先讨论均匀平面波在理想 介质和导电媒质中的传播,然后分析均匀平面波对不 同媒质分界面的垂直入射和斜入射。

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均匀平面波的传播

《电磁场与电磁波理论》

第5章电磁波的辐射

基本要求 掌握均匀平面波的传播、色散、极化、趋肤深度、

表面阻抗等基本概念;掌握均匀平面波在无界理想介质和导电媒质中的传 播特性,会判断均匀平面波波的极化; 掌握均匀平面波入射到不同媒质分界面上的分析; 掌握临界角、布儒斯特角的概念以及发生全反射和

全折射的条件。

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均匀平面波的传播

《电磁场与电磁波理论》

第6章均匀平面波的传播

电磁波的产生和描述 名词解释 振动——任一物理量随时间所作的周期性变化;(弹簧)

波动——振动在空间的传播;(水波) 电磁波——在空间传播的时变电场和时变磁场; 正弦电磁波——在空间传播的随时间做正弦变化的电磁波。

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均匀平面波的传播

《电磁场与电磁波理论》

第6章均匀平面波的传播

电磁波的产生和描述 电磁波的产生 物理上——旋涡电场假设表明变化着的磁场可以激发旋涡电 场,位移电流假设表明变化着的电场可以激发旋涡磁场。两 个假设相结合,就预示着电磁波的存在。

数学上——时变电磁场满足波动方程

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均匀平面波的传播

《电磁场与电磁波理论》

第6章均匀平面波的传播

电磁波的产生和描述 波的描述: 几何描述:

传播方向

——相位落后的方向;有向曲线或直线,称为

波线、波射线、射线; 等相位面 ——随时间作同样变化(空间相位相同)的点

所构成的面,称为波面、波阵面(波前面)

6-6

均匀平面波的传播

《电磁场与电磁波理论》

第6章均匀平面波的传播

电磁波的产生和描述 数学描述:波函数或波的表达式例如:均匀平面波的数学表示式

——振幅为 极化方向为

、初相位为

、传播方向为

方向、

方向、振荡角频率为

的正弦波

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均匀平面波的传播

《电磁场与电磁波理论》

第6章均匀平面波的传播

电磁波的产生和描述 几点说明: 传播方向与等相

位面总是相互垂直的;

根据等相位面的形状,常见的电磁波分为球面波、柱面波和 平面波; 有限区域内的源分布产生的辐射场都是球面波,但是其局部 (远离源区)可以视为平面波。均匀平面波实际是不存在的。 均匀平面波——等相位面为平面(传播方向不变、波射线为 直线)且波阵面上电磁场的方向、振幅和相位均相同。 均匀平面波是构成复杂电磁波的基础,许多复杂的电磁波都 可以表示成为一些均匀平面电磁波的线性组合。6-8

均匀平面波的传播

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第6章均匀平面波的传播

6.1

均匀平面波在理想介质中的传播

所要求解的电磁场问题和条件 6.1.1 沿着+z轴方向传播的均匀平面波

6.1.2

沿任意方向传播的均匀平面波

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均匀平面波的传播

《电磁场与电磁波理论》

第6章均匀平面波的传播

所要求解的电磁场问题和条件 线性和各向同性的理想介质——电导率等于零的媒质,又 称为无损耗媒质

时谐电磁场满足的两个麦克斯韦旋度方程

时谐电磁场满足的两个亥姆霍兹方程

两个麦克斯韦散度方程自然满足。

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均匀平面波的传播

《电磁场与电磁波理论》

第6章均匀平面波的传播

所要求解的电磁场问题和条件 电磁场问题的求解——偏微分方程的求解 在第3章静电场边值问题的求解中介绍的各种方法均可以应 用到时变电磁场的求解; 本章均匀平面波传播问题的求解采用的方法属于直接积分

法,即直接求解电场或磁场所满足的亥姆霍兹方程,再利用麦克斯韦方程得到另外一个场量; 满足麦克斯韦方程的矢量一定满足亥姆霍兹方程,但是满 足亥姆霍兹方程的矢量不一定满足麦克斯韦方程,即不一 定是电磁场。6-11

均匀平面波的传播

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第6章均匀平面波的传播

6.1.1

沿

轴方向传播的均匀平面波

1. 沿着

轴方向传播的均匀平面波的电磁场

2. 均匀平面波的传播特性和参数 3. 均匀平面波的极化

6-12

均匀平面波的传播

《电磁场与电磁波理论》

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