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《电磁波在介电常数和磁导率俱为负数的媒质中的传播》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、年月北京广播学院学报自然科学版第卷第期,耳正〔引,户岌二玉电磁波在介电常数和磁导率俱为负数的媒质中的传播‘,,‘,‘,隋强许信玉王轶东李芳北京广播学院信息工程学院,北京一中国科学院电子学研究所,高功率微波与电磁辐射重点实骏室,北京。详以摘要从理论上分析了电磁波在介电常数和磁导率同时为负数的媒质中的传播特点细讨论了电磁波垂直入射和料入射,电磁波的传播规律,两种方式照射到不同媒质的分界面时介绍了右手物质和左手物质的分界,面对电磁波传播的影响进行了比较。面叶电磁波传播的影响并与两种右手物质的分界关健词介电常数磁导率左
2、手物质右手物质垂直入射料入射一一一中圈分类号文献标识码文章编号。数本文就电磁波在这种媒质中的传播特点进行前言深人的理论分析,并讨论这种媒质与常规媒质的。分界面对电磁波传播的影响根据经典电磁场理论,电磁波在媒质中的传。和磁导率产均匀平面波在介电常数和磁导率播特点主要由媒质的介电常数所决。,定因为电磁波在无源区域传播时电场强度和都为负数的媒质中的传播,一磁场强度必须满足波动方程即二、,努,电场对于某一频率的均匀平面波而言强度。,。和户一阵一。因此研究电磁波的传,铲和磁场强度满足的波动方程即齐次亥姆霍尔兹’,··一终
3、,口犷一一一一方程为播规律其实就是研究媒质的介电常数和磁导率这甲它乏它二、。两个参数时间空间及频率的变化规律自然界甲户走户二,中的大多数物质的介电常数和磁导率都为正数,。,产沼。‘。。,。,产其中矿扩阵和分别为媒,当然也有一些物质的介电常数和磁导率为负数。,,质的相对介电常数和相对磁导率只要如等离子体当人射电磁波的频率低于等离子体,,,即介电常数和磁导率同时为正数或同时为负数频率时等离子体的等效介电常数为负数还有象。,亥姆霍尔兹方程就有波动解存在那么介电常。和之等反铁磁性物质的磁导率为负数数和磁导率同时为正数和
4、同时为负数时电磁波的自然物质中还没有发现介电常数和磁导率同时为,,传播规律是否相同呢要回答这个问题无法从负数的媒质近几年出现了一种用金属丝和金属,波动方程中找到答案因为波动方程中介电常数〔’一’,谐振环组合而成的人造媒质其等效介电常。,和磁导率是以乘积的形式出现的因此必须从数和等效磁导率在一定的频率范围内同时为负导出波动方程的麦克斯韦方程组出发来进行分,析因为在麦克斯韦方程组中介电常数和磁导率收稿一一日期北京广播学院学报自然科学版第卷。分处在不同的偏微分方程中无源场区内简谐场的麦克斯韦方程组为电磁波垂直入射到两
5、种媒质的分甲守一斤界面呷·甲、、,对于无耗空间均匀各向同性的媒质由单分界平面可以推出哪,,一唬,二,设有一均匀线极化平面波从媒质垂直人射到媒质中沿方向,假设两种媒质都是无耗、。、产,,、、。,当即常规媒质时电场强度云均匀各向同性的下面分析媒质为右手物质磁场强度户,和波矢量万三者之间满足右手螺旋关媒质分别为左手物质和右手物质时电磁波在。系电磁波的相速度的大小“一媒质和媒质中的传播情况未人射波和反射波的电场强度和磁场强度分别,。,设为下其中为真空中的光速电。。。。生。一汀‘了、护、矛、了产产￡二二广了哎勺了︸丫沼六
6、场强度和磁场强度大小的比例关系取决于媒质的一,二十广切一匕。波阻抗,一军—褚「产’、。,,,如果产的媒质存在为了方便仍一沙·,红然采用相对介电常数和相对磁导率的表示方法、。,。。二。〔,,。,。二,,即令产产沼和产都为负分别为媒质的波矢量大小和波阻抗,。,,,在的分界面处电场强度和磁场强度都数在这种媒质中式仍然成立显然此时、、,它斤万三者间不再满足右手螺旋关系而是满足为分界面的切向分量因此根据边界条件,十’“六一左手螺旋关系即波矢量万的方向不是云户的牙尽坑,方向而是户云的方向电磁波相速的大小仍然二,一二一《,一
7、《,以月月补二一,,为电场强度和磁场强度大小的比例关如果媒质为右手物质媒质中的电场强,毛丫、,度磁场强度及电磁波的传播方向如图所示透。,【〕系仍取决前苏联科学家把这射波的相速方向和能流方向都为方向电场语强度及磁场强度的表示式为“”一种媒质称为左手物质。一户,“公夕,“”简称而把通常的媒质称为右手物质一。一一。斌旦扮简称电磁波能流的方向取决于坡印亭、,分别为媒质的波矢量大小和波阻。、矢量的方向亏云户亏始终与云户构成右手。抗。尸。,螺旋关系在和都为负数的媒质中万和亏如果媒质为左手物质,则媒质中电磁波,。的方向正好相
8、反即相速与能流的方向相反因,,的相速方向与能流方向相反因此要准确写出其,此取一。。,此时媒质的折射率、一含电场强度和磁场强度的表示式必须确定是相速征。十方向还是能流方向为方向一,,“为负数所以这种媒质也被称为负折誉因为它⋯媒质不是理想导,二。。”体所以六和六吞⋯是射率物质眼二,。二‘,。同号的即云和是同号的也就是说简称氏第期隋强等电磁波在介电常数和磁导率俱为负数的媒质中的传播,,它们二
