平面电磁波的极化反射和折射.ppt

6.4平面电磁波的极化,6.4.1极化的概念,电场强度矢量的表达式为,电场强度矢量的两个分量的瞬时值为,6.4.1平面电磁波的极化形式,1.线极化设Ey和Ez同相，即1=2=。为了讨论方便，在空间任取一固定点x=0，则为,合成电磁波的电场强度矢量的模为,合成电磁波的电场强度矢量与y轴正向夹角的正切为,同样的方法可以证明，z-y=时，合成电磁波的电场强度矢量与y轴正向的夹角的正切为,这时合成平面电磁波的电场强度矢量E的矢端轨迹是位于二、四象限的一条直线，故也称为线极化，如图所示。,线极化波,2.圆极化,设,那么式变为,消去t得,圆极化波,3.椭圆极化更一般的情况是Ey和Ez及1和2之间为任意关系。在x=0处，消去式中的t，得,椭圆极化,6.5平面电磁波的反射与折射,6.5.1平面电磁波在理想介质分界面上的反射与折射,1.相位匹配条件和斯奈尔定律,图6-15入射线、反射线、透射线,因为分界面z=0处两侧电场强度的切向分量应连续，故有,对于非磁性媒质，1=2=0，式(6-90)简化为,(6-90),2.反射系数和透射系数,斜入射的均匀平面电磁波，不论何种极化方式，都可以分解为两个正交的线极化波：一个极化方向与入射面垂直，称为垂直极化波；另一个极化方向在入射面内，称为平行极化波。即,因此，只要分别求得这两个分量的反射波和透射波，通过叠加，就可以获得电场强度矢量任意取向的入射波的反射波和透射波。,1)垂直极化波,图6-16垂直极化的入射波、反射波和透射波,考虑到反射定律，反射波的电磁场为,透射波的电磁场为,(6-95),考虑到折射定律k1sini=k2sint，式(6-95)简化为,解之得,(6-96a),(6-97),若以Ei0除式(6-96a)，则有,对于非磁性媒质，1=2=0，式(6-97)简化为,上述反射系数和透射系数公式称为垂直极化波的菲涅耳(A.J.Fresnel)公式。由此可见，垂直入射时，i=t=0，式(6-97)简化为式(6-58)。透射系数总是正值。当12时，由折射定律知，it，反射系数是正值；反之，当12时，反射系数是负值。,2)平行极化波,图6-17平行极化的入射波、反射波和透射波,入射波电磁场：,反射波电磁场(已经考虑了反射定律)：,透射波电磁场：,应用分界面z=0处场量的边界条件和折射定律有,解之得反射系数、透射系数：,如果i=0，那么r=t=0，故,(6-104),对于非磁性媒质，1=2=0，式(6-104)简化为,即,由此可见，透射系数T总是正值，反射系数则可正可负。,3.媒质1中的合成电磁波,(6-107),相移常数为,相速为,沿z方向，电磁场的每一分量都是传播方向相反、幅度不相等的两个行波之和，电磁场沿z方向的分布为行驻波。它们的相移常数、相速和相应的波长为,6.8.2均匀平面电磁波向理想导体的斜入射,垂直极化的反射系数和透射系数：,平行极化的反射系数和透射系数：,由此可见，同垂直入射时一样，斜入射电磁波也不能透入理想导体。,(6-108a),1.垂直极化将式(6-108a)代入式(6-107)，便得经区域2的理想导体表面反射后媒质1(zn2。这里采用平面波的反、折射理论来分析光纤传输光通信信号的基本原理。设光束从折射率为n0的媒质斜入射进入光纤，若在芯线与包层的分界面上发生全反射，则可使光束按图6-20所示的方式沿光纤轴向传播。现给定n1和n2，试确定能在光纤中产生全反射的进入角。,图6-20光纤示意图,解：,由折射定律知，,若n0=1，即光束从空气进