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《mathematica在电磁波教学中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、Mathematica在电磁波教学中的应用摘要：把Mathematica数学软件应用到电磁波的教学中，做出电磁波的传播、反射和折射过程的三维动态效果图，既增强了学生的感性认识，又达到了良好的教学效果。本文采集自网络，本站不保证该信息的准确性、真实性、完整性等，仅供学习和研究使用，文中立场与本网站无关，版权和著作权归原作者所有，如有不愿意被转载的情况，请通知我们删除已转载的信息。关键词：Mathematical电磁波；效果图中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324(2017)06-0183-02
2、Mathematica是美国WolframResearch公司开发的数学软件，己经在工程领域、计算机科学、生物医学、金融和经济、数学、物理和化学以及社会科学等范围内得到了广泛应用，并得到了广泛的推广。Mathematica主要可以做数值运算、符号运算和图像处理三项工作，可以用于解决各种颂域的复杂的符号计算和数值计算的问题。它包含了一百多个做图函数，是数据可视化的最好工具，因此用Mathematica可以很方便地画出用各种方式表示的一元或二元函数的图形。通过这样的图形，我们可以立即形象地把握住函数的某些特性，而这些特征一
3、般很难从函数的符号表达式中看清楚。因此，选择Mathematica语言来进行电磁场理论的符号推导和数值计算以及对电磁场结果进行可视化是十分合适的。用Mathcmatica软件做出电磁波在传播、反射和折射过程的三维动态效果图，可以使学生从感官上去认识电磁波的特性，便于理解和记忆。下面针对电磁波在传播过程中的几种情况，给出使用程序。设电磁波沿z轴传播，如果存在两种媒质，分界面为z=0的平面。一、均匀平面波在无界理想介质中传播均匀平面电磁波在理想介质中传播，电场和磁场的表达式为：（z，t）=Ecos（ot-0z+小）（z，t
4、）=cos（t-3z+4））根据表达式，由Mathematica软件做出电磁波俾播的三维动态效果图，程序如下：pmb:=Tablc[Graphics3D[{{Arrowheads[0.02],Black，Thickness[0.004]，Arrow[{{-0.3，0，0}，{4.25[Pi],0,0}}]，Arrow[{{0,0,_0.3}，{0，0，2.5}}]，Arrow[{{0,0.3，0}，{0，-2.5,0}}]}，Thickness[0.0015]，Red,Table[{Arrowheads[0.005]
5、，Arro'v[{{x，0，0}，{x，0，2Sin[t-x]}}]},{x，0,4[Pi],[Pi]/10}]，PointSize[0.005],Table[Point[{x,0,2Sin[t-x]}]，{x，0，4[Pi],0.02[Pi]}],Blue,Tablet{Arrowheads[0.005],Arrow[{{x，0，0}，{x，-2SinEt-x],0}}]},{x,0,4[Pi],[Pi]/10}]，Pointsize[O.005]，Table[Point[{x，-2Sin[t-x]，0}
6、],{x，0，4[Pi],0.02[Pi]}]}，PlotRange->{{-0.l[Pi]，4.5[Pi]},{—2.5，2.5}，{-2.5,2.5}}，Boxed-〉False，ViewPoint-〉{100,-200，100},ImageSize-〉600]，{t,0,2[Pi],[Pi]/40}]Export[Z，D：均？酢矫娌？.gif"，pmb]从效果图中我们可以清晰地看到电磁波的传播过程，电场和磁场相位相同，同时达到最大值或最小值，振幅电场大于磁场，传播过程中振幅不变，截取某一时刻图形如图
7、1。二、均匀平面波对理想介质与理想导体分界面的乘直入射均匀平面电磁波入射到理想导体表面会发生全反射，在理想介质中，电磁场为入射波和反射波的合成波，合成波为驻波，电场和磁场的表达式为：(z,t)=2Esin3zsint(z<0)(z，t)=cos3zcoscot(z<0)根据表达式，由Mathematica软件做出理想介质中合成波的三维动态效果图，程序如下：pmb:=Tablc[Graphics3D[{{Arrowheads[0.02],Black，Thickness[0.004]，Arrow[{{-()•3，0,0},
8、{4.25[Pi],0,0}}],Arrow：{{0,0,-0.3},{0,0,2.5}}],Arrow：{{0,0.3,0},{0,-2.5,0}}]}，Thickness[0.0015]，Red,Table[{Arrowheads[0.005]，Arrow[{{x，0，0}，{x，0，Sin[t-x]-Sin[t+x]}}]
