均匀平面波的反射和透射.pptx

会计学 1 均匀平面波的反射和透射 2 本章内容 6.1 均匀平面波对分界面的垂直入射 第1页/共27页 3 6.1 均匀平面波对分界平面的垂直入射 本节内容 6.1.1 对导电媒质分界面的垂直入射 6.1.2 对理想导体表面的垂直入射 6.1.3 对理想介质分界面的垂直入射 第2页/共27页 4 6.1.1 对导电媒质分界面的垂直入射 沿x方向极化的均匀平面波从 媒质1 垂直入射到与导电媒质 2 的分界平面上。 z 0中，导电媒质1 的参数为 z 0中，导电媒质 2 的参数为 第3页/共27页 5 媒质1中的入射波： 媒质1中的反射波： 媒质1中的合成波： 第4页/共27页 6 媒质2中的透射波： 在分界面z = 0 上，电场强度和磁场强度切向分量连续，即 第5页/共27页 7 定义分界面上的反射系数Γ为反射波电场的振幅与入射波电场振幅之比、透射系数τ为透射波电场的振幅与入射波电场振幅之比，则 讨论：  和 是复数，表明反射波和透射波的振幅和相位与入射波 都不同。 若两种媒质均为理想介质，即1= 2= 0，则得到 第6页/共27页 8 6.1.2 对理想导体表面的垂直入射 媒质1为理想介质，σ1＝0 媒质2为理想导体，σ2＝∞ 媒质1中的入射波： 媒质1中的反射波： 第7页/共27页 9 媒质1中合成波的电磁场为 合成波的平均能流密度矢量 瞬时值形式 理想导体表面上的感应电流 第8页/共27页 10 合成波的特点 (n = 0,1,2,3,…) (n = 0 ,1,2,3, …) 媒质1中的合成波是驻波。 电场振幅的最大值为2Eim， 最小值为0 ；磁场振幅的最 大值为2Eim /η1，最小值也 为0。 第9页/共27页 11 坡印廷矢量的平均值为零，不 发生能量传输过程，仅在两个 波节间进行电场能量和磁场能 的交换。 两相邻波节点之间任意两点 的电场同相。同一波节点两 侧的电场反相。 第10页/共27页 12 例6.1.1 一均匀平面波沿+z 方向传播，其电场强度矢量为 解：(1) 电场强度的复数表示 （1）求相伴的磁场强度 ； （2）若在传播方向上 z = 0处，放置一无限大的理想导体平板， 求区域 z 0 中的电场强度 和磁场强度 ； （3）求理想导体板表面的电流密度。 第11页/共27页 13 写成瞬时表达式 (2) 反射波的电场为 反射波的磁场为 第12页/共27页 14 在区域 z 0 的合成波电场和磁场分别为 (3) 理想导体表面电流密度为 第13页/共27页 15 6.1.3 对理想介质分界面的垂直入射 设两种媒质均为理想介质，即 1= 2= 0 讨论 当η2 η1时，Γ 0，反射波电场与入射波电场同相。 当η2 η1时，Γ 0，反射波电场与入射波电场反相。 第14页/共27页 16 媒质1中的入射波： 媒质1中的反射波： 媒质1中的合成波： 媒质2中的透射波： 第15页/共27页 17 合成波的特点 这种由行波和纯驻波合成的波称为行驻波（混合波） 第16页/共27页 18 合成波电场振幅（ 0） 第17页/共27页 19 合成波电场振幅（ 0） 第18页/共27页 20 驻波系数 S 定义为驻波的电场强度振幅的最大值与最小值之比，即 驻波系数(驻波比) S 讨论 当Г＝0 时，S ＝1，为行波。 当Г＝±1 时，S =  ，是纯驻波。 第19页/共27页 21 例6.1.2 在自由空间，一均匀平面波垂直入射到半无限大的无耗介质平面上，已知自由空间中，合成波的驻波比为3，介质内传输波的波长是自由空间波长的1/6，且分界面上为驻波电场的最小点。求介质的相对磁导率和相对介电常数。 由于界面上是驻波电场的最小点，故 第20页/共27页 22 媒质2中的平均功率密度 媒质1中沿 z 方向传播的平均功率密度 电磁能流密度 第21页/共27页 23 解：z 0 区域的本征阻抗 透射系数 第22页/共27页 24 相位常数 故 第23页/共27页 25 例 6.1.4 已知媒质1的εr1= 4、μr1=1、σ1= 0 ； 媒质2 的εr2=10、μr2