第四章电磁波的传播（2）4.2电磁波在介质界面上的反射和.ppt

三、平面波从介质入射到导体表面 * 设介质中波矢为 ，导体中为 ，则 ，并 设 在 平面，即 ； 则 ， 。 由 §4.3 有导体存在时电磁波的传播 三、平面波从介质入射到导体表面 * 由 （即 分界面指向导体内部，波 沿 方向衰减） §4.3 有导体存在时电磁波的传播 * 由 解出： §4.3 有导体存在时电磁波的传播 三、平面波从介质入射到导体表面 * 令 与 轴夹角为 ，由 得 ，从而定出 ，相速为 对良导体情况： ， ， 、 几乎同方向。 §4.3 有导体存在时电磁波的传播 三、平面波从介质入射到导体表面 考虑垂直入射情形。设导体表面为xy平面，z轴指向导体内部。在这种情形下αx = βx = 0，αy = βy = 0，α和β都沿z轴方向， * §4.3 有导体存在时电磁波的传播 三、平面波从介质入射到导体表面 对于良导体情形，这些公式还可以简化。k2的虚部与实部之比为σ/εω，在良导体情形此值1，因而k2的实部可以忽略 * §4.3 有导体存在时电磁波的传播 四、趋肤效应和穿透深度 由于有衰减因子，电磁波只能透入导体表面薄层内。因此，有导体存在时的电磁波传播问题一般是作为边值问题考虑的。电磁波与导体中的自由电荷相互作用，引起导体表层上的电流。这电流的存在使电磁波向空间反射，一部分电磁波能量透入导体内，形成导体表面薄层内的电磁波，最后通过传导电流把这部分能量耗散为焦耳热。 * §4.3 有导体存在时电磁波的传播 四、趋肤效应和穿透深度 波幅降至原值1/e的传播距离称为穿透深度δ。由上式 * §4.3 有导体存在时电磁波的传播 四、趋肤效应和穿透深度 穿透深度与电导率及频率的平方根成反比。例如对铜来说，σ约为5×107 S?m?1，当频率为50Hz时，δ约为 9.0×10?3 m；当频率为100 MHz时，δ约为7.0×10?6 m。由此可见，对于高频电磁波，电磁场以及和它相互作用的高频电流仅集中于表面很薄一层内，这种现象称为趋肤效应。 * §4.3 有导体存在时电磁波的传播 四、趋肤效应和穿透深度 磁场与电场的关系 在良导体情形，磁场相位比电场相位滞后45°，而且 * §4.3 有导体存在时电磁波的传播 四、趋肤效应和穿透深度 而在真空或绝缘介质情形，此比值为1。 因此，在金属导体中，相对于真空或绝缘介质来说，磁场远比电场重要，金属内电磁波的能量主要是磁场能量。 * §4.3 有导体存在时电磁波的传播 五、导体表面上的反射 和绝缘介质一样，应用边值关系可以分析导体表面上电磁波的反射问题。在一般入射角下，由于导体内电磁波的特点使计算比较复杂，垂直入射情形计算较为简单，而且已经可以显示出导体反射的特点。因此这里只讨论垂直入射情形。 * §4.3 有导体存在时电磁波的传播 五、导体表面上的反射 设电磁波由真空入射于导体表面，在界面上产生反射波和透射入导体的折射波。应用到垂直入射情形，电磁场边值关系为(E垂直于入射面) 其中E、E 和E分别代表入射、反射和折射波的场强。 * §4.3 有导体存在时电磁波的传播 五、导体表面上的反射 在良导体情形 * §4.3 有导体存在时电磁波的传播 五、导体表面上的反射 * §4.3 有导体存在时电磁波的传播 五、导体表面上的反射 反射系数R定义为反射能流与入射能流值比。由上式得 * 由上式可见，电导率愈高，则反射系数愈接近于1。 §4.3 有导体存在时电磁波的传播 五、导体表面上的反射 设电磁波由真空入射于导体表面，在界面上产生反射波和透射入导体的折射波。应用到垂直入射情形，电磁场边值关系为(E平行于入射面) 其中E、E 和E分别代表入射、反射和折射波的场强。 * §4.3 有导体存在时电磁波的传播 五、导体表面上的反射 在良导体情形 * §4.3 有导体存在时电磁波的传播 五、导体表面上的反射 * §4.3 有导体存在时电磁波的传播 五、导体表面上的反射 反射系数R定义为反射能流与入射能流值比。由上式得 * 由上