双负介质平板对电磁波的反射和透射特性研究【毕业论文】

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1、本科毕业设计（20届）双负介质平板对电磁波的反射和透射特性研究III摘　要【摘要】本文介绍了双负介质的研究进展和理论成果，引入系统的电磁学理论分析方法研究了双负介质平板对电磁波的反射和透射特性，随后探讨了电磁波的极化状态(TE、TM波)、入射角度以及双负介质平板的厚度、介电常数、磁导率等因素对双负介质平板反射和透射特性的影响。在此过程中推导了反射和透射特性公式，并且延伸初步讨论了双负介质中的类Goos-hanchen位移。最后，通过MATLAB编程图形化，绘制了反射和透射特性曲线。本文介绍了一部分基础成果，并对双负介质的应用前景作出了展望。作为双负介质的基础研

2、究，是深入研究的基石，是有其重要意义的。【关键词】双负介质；传输矩阵；反射和透射特性；Goos-hanchen位移。IIIAbstract【ABSTRACT】Thispaperdescribedtheresearchprogressandtheoreticalresultsofdoublenegativematerial,studiedtheelectromagneticwavereflectionandtransmissionpropertiesofthedoublenegativematerialslabbyintroducingsystemicelect

3、romagnetismanalyticalmethods.Thenthefactorsthataffectthereflectionandtransmissionpropertiesincludingthepolarizationofelectromagneticwave,incidentangle,permittivityandpermeabilitywerediscussed.Intheprocessing,theformulasofthereflectionandtransmissionpropertiesweresolvedandtheGoos-han

4、chendisplacementinthedoublenegativematerialwaspreliminarydiscussed.Atlast,thecurvesofreflectionandtransmissionpropertieswereplottedusingMATLABprogramming.Thisarticleintroducedseveralachievements,andhadaexpectationoftheapplicationofdoublenegativematerial.Asapartofbasicstudyofdoublene

5、gativematerial,itisthebaseofseniorstudyandverymeaningful.【KEYWORDS】Doublenegativematerial;transfermatrix;reflectionandtransmission;goos-hanchendisplacement。III目　录摘　要IIAbstractIII1绪论11.1双负介质简介11.2双负介质的研究成果11.2.1双负介质的反常电磁学特性21.2.2双负介质的应用潜力52课题内容及主要工作72.1基本内容72.2拟解决的主要问题72.3工作流程73理论方法简

6、介93.1麦克斯韦方程组93.2TE、TM模93.3传输矩阵法（TransferMatrixMethod）103.4波的反射与折射113.4.1边界条件113.4.2介质交界面的反射与折射133.4.3临界角与布儒斯特角143.5MATLAB144理论推导154.1等效模型的建立154.2理论推导164.3反射和透射特性184.4反射和透射特性（2）194.5双负介质中的类Goos-hanchen位移215数值结果255.1入射角255.2双负介质平板厚度265.3介电常数285.4磁导率295.5Goos-hanchen位移306总结32致谢35附录36II

7、I1绪论1.1双负介质简介对于一般电介质而言，作为描述其电磁场性质的最基本的两个物理量，介电常数和磁导率均为非负数。由麦克斯韦方程可以得知，在和都为正数的物质中，电磁波的电场强度、磁场强度和波矢量之间呈右手螺旋关系（如图1-1（a）所示），我们称这样的物质为右手介质（RHM）。而双负介质(DNG)也称左手材料(LHM)，其介电常数和磁导率均为负值，是最早于1967年由前苏联物理学家Veselago在理论上预言了的特殊介质[1]。双负介质中电场强度、磁场强度和波矢量三者构成左手螺旋关系(如图1-1（b）所示)，且其折射率也为负值。并且，双负介质还具有许多反常的电

8、磁学现象，例如逆多普勒效应、反常切伦科