6.3 电磁波的极化 6.4色散和群速ppt课件

第六章平面电磁波,6.3电磁波的极化6.4色散和群速,主要内容,线极化波圆极化波椭圆极化波色散群速,学习目的,掌握极化的定义、分类，灵活判定波的极化方式掌握群速与相速的区别、关系,6.3电磁波的极化,6.3.1极化的概念,极化是指电场强度E的矢端在空间固定点上随时间的变化所描绘的轨迹。,1.若矢端轨迹是一条直线，称该波为线极化波。,2.若矢端轨迹是圆，称该波为圆极化波。,3.若矢端轨迹为椭圆，称该波为椭圆极化波。,波的极化描述在电磁波传播过程中E/H方向的变化。一般情况下，E、H在等相位面上有两个分量，下面以E为例讨论。设电磁波沿+z方向传播。,其中,6.3.2极化形式,1.线极化,设初相位为0,在z=0的等相位面上,（1）若Ex、Ey相位相同，即,合成电磁波场强的大小为,合场强的方向用E与x轴的夹角表示,=常数0,可以看出，合场强的大小随时间t作正弦变化，而合场强的方向与x轴保持恒定的夹角，即方向不变，说明电场矢量的矢端轨迹为一条直线，这种波称为线极化波。,空间固定点处E的变化,（2）若Ex、Ey相位差为即,合成电磁波场强的大小为,合场强的方向与x轴的夹角为,=常数0时，Ey分量比Ex滞后，与传播方向形成右旋椭圆极化波；当0时，Ey分量比Ex超前，与传播方向形成左旋椭圆极化波。,同样，椭圆极化波根据场强矢量的旋转方向，也可将其分为左旋椭圆极化波和右旋椭圆极化波。其判定方法有两种:,极化的方向为平面波电场强度矢量的方向，表征E的方向随时间变化的特性，并用E的端点在空间描绘出的轨迹来表示。,极化是电磁场的重要特性。,总结,坐标轴吻合,其余情况均为椭圆极化波。,例6-7判断下列平面电磁波的极化形式：,解：(1)右旋圆极化波(2)二、四象限的线极化波(3)右旋椭圆极化波(4)左旋圆极化波,在无线通信中，为了有效地接收电磁波的能量，接收天线的极化特性必须与被接收电磁波的极化特性一致。,6.3.3极化的应用,6.4色散和群速,6.4.1色散,在理想介质中，相速度为,可见，相速度是一个与频率无关的常数。,在导电媒质中，相速度为,可见，在损耗媒质中，相速度不再是一个常数，而是与频率相关的函数。不同频率的波将以不同的相速度传播，这种现象称为色散现象，损耗媒质是一种色散媒质。,无色散媒质,色散媒质,6.4.2群速度,一个实际的电磁波信号是由许多频率成分组成的，为了描述信号能量传播的速度，引入“群速度”的概念。,众所周知，单一频率的正弦波是不能携带任何信息的，有用信息是通过调制加到载波上发射出去的，调制波传播的速度才是有用信号传播的速度。,下面讨论一种最简单的情况。假设色散媒质中同时存在两个线极化电磁波，它们的场强方向相同，振幅相同，频率不同，均沿z轴传播。它们的角频率和相位系数为,其合成波,其振幅是受调制的，按余弦规律变化的，称为包络波。如图中的虚线所示。,群速和相速,群速度vg定义：包络波上某一恒定相位点推进的速度。,设,则,故,显然存在以下三种可能的情况：,此时相速与频率无关，称为无色散。,此时相速随