电磁场与电磁波课件第6章

1、第6章 均匀平面波的反射与透射李婷垂直入射 perpendicular incidence反射波 reflected wave 透射波 transmitted wave入射波 incident wave驻波 standing wave行波 traveling wave 平面波在边界上的反射及透平面波在边界上的反射及透射规律与射规律与媒质特性媒质特性及及边界形状边界形状有关。这里仅讨论平面波在有关。这里仅讨论平面波在无无限大的平面边界限大的平面边界上的反射及透上的反射及透射特性。射特性。边界边界透射波透射波反射波反射波入射波入射波垂直入射垂直入射6.1 均匀平面波对分界平面的垂直入射均匀平面波对

2、分界平面的垂直入射一、对理想导体平面的垂直入射一、对理想导体平面的垂直入射jzxmE e+Ee入射波入射波11jzzymE e+HeEe反射波反射波jzxmE eEe11jzzymE e HeEex x+E+HEH入入反反媒质媒质1 1媒质媒质2 22y y均匀平面波垂直入射到均匀平面波垂直入射到理想导体平面上理想导体平面上z z电磁波不能穿入理想导体，到达分界面时电磁波不能穿入理想导体，到达分界面时将被反射回来。将被反射回来。1 1区的合成波区的合成波j zj zxmxmE eE e EEEee由边界条件由边界条件00txzEE（2 2区电场为零）区电场为零）得得00j zj zxmxmzm

3、mE eE eEEee于是于是1 1区的合成波电磁场的区的合成波电磁场的复数表示复数表示2sinj zj zxmxmEeejEzEee11j zj zymymE eE eHHHee12cosj zj zymymEeeEzHeez zExEx0 02321 1区合成波电磁场的区合成波电磁场的瞬时表示瞬时表示,ReRe2sin2sinsinj tj txmxmx tejEz eEztEEee,Re22Recoscoscosj tj tmmyyx teEEz eztHHee 对任意时刻对任意时刻t t在在 电场皆为零。电场皆为零。 ,1,2,.2znorznno0t4t2t32t34tt54t74t

4、2t 对任意时刻对任意时刻t t在在 磁场皆为零。磁场皆为零。 2121,1,2,.24znorznno 两个两个传播方向相反的行波传播方向相反的行波合成的结果形成合成的结果形成驻波驻波。 在给定时刻在给定时刻t t电场和磁场电场和磁场随距离作正弦变化随距离作正弦变化。 Ex Ex和和HyHy的驻波的驻波在时间上有在时间上有 的相位差的相位差，在空间位置上二者错开在空间位置上二者错开 。24HyHy43454z z0 0在在1 1区，平均坡印廷矢量区，平均坡印廷矢量112ReRe2sincos022mavxmyESEHe j Ezez可见驻波不能传播能量，只存在电场能量和磁场能量的相互交换。可

5、见驻波不能传播能量，只存在电场能量和磁场能量的相互交换。二、对两种导电媒质分界面的垂直入射二、对两种导电媒质分界面的垂直入射x x1E1H1E1H入入反反媒质媒质1 1媒质媒质2 2y y均匀平面波垂直入射到均匀平面波垂直入射到两种导电媒质分界面上两种导电媒质分界面上z z2E2H透透111zxmE eEe入射波入射波11111111zzymEeHeEe反射波反射波111zxmE eEe11111111zzymE e HeEe透射波透射波 222zxmEeEe22222211zzymEeHeEe1 1区合成波区合成波111111zzxmxmE eE eEEEee1111111111zzymym

6、E eE eHHHee在在z=0z=0处，由于没有感应面电流，故分界面两侧其处，由于没有感应面电流，故分界面两侧其电场和磁场的切向分量连续电场和磁场的切向分量连续。112mmmEEE112112111mmmEEE得得211121mmEE221212mmEE定义定义反射系数反射系数和和透射系数透射系数121121mmEE221212mmEE 一般情况一般情况 和和 是复数。表明分界面上反射波和透射波将引入一附加相移。是复数。表明分界面上反射波和透射波将引入一附加相移。 反射系数与透射系数的关系反射系数与透射系数的关系1 2 2区为理想导体区为理想导体 则则 此时将被全部反射，并在此时将被全部反射，并在1 1区形成驻波。区形成驻波。 201,0 1 1区为空气，区为空气，2 2区为良导体，则区为良导体，则2 2区的电磁波率减很快，即良导体中的电磁波区的电磁波率减很快，即良导体中的电磁波只存在于表面，这一现象称为集肤效应（或趋肤效应）。只存在于表面，这一现象称为集肤效应（或趋肤效应）。驻波虽然空间各点的场量随时间作正弦振动，但沿着传播方向没有波的移动。形成驻波的条件是产生波的全反射。驻波与行波的差异：1. 驻波的场随时间脉动