电磁波的传播课件.pptVIP

這裏描述波幅的衰減，稱為衰減常數,稱為相位常數。三、穿透深度和趨膚效應導體中亥姆霍茲方程的解為：複波矢方向一致對於良導體則由於定義波幅降至1/e的傳播距離稱為穿透深度，則穿透深度與電導率及頻率的平方根成反比。趨膚效應4.1平面電磁波一、真空中電磁波的波動方程在沒有電荷、電流分佈的真空中電磁場的運動規律電磁波的傳播(5)令：同理可得我們可以得到真空中的波動方程由此可得，真空中電磁場的傳播速度為(6)由(5)、(6)得二、定態波動方程在頻率固定的情況下，介質中有關系因此，對於一定頻率的電磁波，即定態電磁波的波動方程設頻率為則有由介質的微觀結構可知，對不同頻率的介電常數是不同的，即和是角頻率的函數將上述方程代入的麥克斯韋方程組整理可得對（1）求旋度得左邊=令可得亥姆霍茲方程可由求出最後歸納如下小結：電磁波在介質中的傳播滿足亥姆霍茲方程，其解即顯示了電磁波在介質中如何傳播。容易證明：式（2）是（1）的一個解平面波：波陣面與波矢垂直的平面，平面上的點相位相等。三、平面電磁波亥姆霍茲方程：它的一個解是是常向量（1）（2）zSPyx場強的全表示式為所以S是等相面表示沿波矢方向傳播的平面波左圖中方向代表波傳播的方向，數值k稱為圓波數。以上為了計算方便，把場強表示成複數形式，實際存在的場強應理解為上式的實數部分，即由於沿電磁波傳播方向相距為的兩點有相位差，因此這兩點的距離為波長，即對相位有相速度在介質中，不同頻率的電磁波具有不同的相速度，這就是介質的色散現象。上式表明，平面電磁波是橫波，可在垂直於的任意方向上振盪。可以選取與垂直的任意兩個互相正交方向作為的兩個獨立偏振方向。因此，每一個波向量存在兩個獨立的偏振波。因此，磁場也垂直於波向量，即磁場也是橫波，是成右手螺旋，三個互相正交向量，且和相位相同，振幅比為因此，磁場也垂直於波向量，即磁場也是橫波，是成右手螺旋，三個互相正交向量，且和相位相同，振幅比為（1）（2）（3）在真空中，平面電磁波的電場和磁場比值為綜上述，平面電磁波有如下特徵：電磁波為橫波同相，比值為注意：如果不是平面電磁波就沒有上述的特徵。四、平面電磁波的能量和能流電磁場的能量密度為在定態條件下則在平面波條件下即平面電磁波中電場能量密度和磁場能量密度相等，因此電磁場能量密度為：該式說明能流密度的物理意義是帶著能量沿著電磁波傳播方向以速度v運動。能流密度為週期為T，能量密度平均值為可得其中利用了平均能流密度例1.P126圓偏振（1）反射定律：如圖，入射角等於反射角，即4.2電磁波在介質分界面上的反射和折射在光學中，當光入射於介質分界面時，會發生反射和折射現象。而當電磁波入射於介質介面時，也會發生反射和折射現象。表明了光也是一種電磁波。（2）折射定律：如圖，入射角和折射角滿足是從介質2相對於介質1的折射率21一、反射定律和折射定律任何電磁波都可用傅立葉分析方法分解為平面波，因此下麵僅考慮平面波的情況。入射波反射波折射波21z1、反射定律對定態波函數，介面上的邊值條件為因為則此式必須對整個介面成立，則取為介面，則有由於取入射波矢在平面上，則有即是獨立變數由於即入射波矢、折射波矢和反射波矢都在同一平面上2、角度關係入射角等於反射角為反射定律折射定律因為是的函數，因此不同，也不同二、振幅關係，菲涅耳公式電場、磁場的邊值關係為應用電磁場的邊值關係，可以很快地求出兩種情況下的振幅關係會產生色散現象。或1、入射波電場垂直入射面nzx?2?2?1?1利用得：代入（2）式，得：(1)(2)應用折射率公式可得2、入射波電場平行入射面zxn?2?2?1?1(3)(4)即此時反射波平行分量為零，滿足這樣條件入射角稱為布儒斯特角，設布儒斯特角為，則有由（3）式可得比如光從空氣進