第7章 平面电磁波(2).ppt

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1、第七章平面电磁波§7.1无限大理想介质中的均匀平面波§7.2平面波的极化§7.3导电媒质中的均匀平面波§7.4均匀平面波对平面边界的垂直入射§7.6沿任意方向传播的均匀平面波§7.7均匀平面波对平面边界的斜入射§7.8相速与群速§7.5均匀平面波对多层介质分界面的垂直入射★极化的判断线极化波：相位相同或相差180°圆极化波：振幅相等，相位相差90°椭圆极化波：不同振幅，不同相位一、极化的定义二、直线极化三、圆极化四、椭圆极化§7.2平面波的极化注意：电磁波的极化方式由辐射源(即天线)的性质决定。1、极化的定义：空间某固定位置处电场强度矢量随时间变化的特性。极化

2、的描述：用电场强度矢量终端端点在空间形成的轨迹表示。2、极化的分类：线极化：电场仅在一个方向振动，即电场强度矢量端点的轨迹是一条直线；椭圆极化：电场强度矢量端点的轨迹是一个椭圆。（椭圆的一种特殊情况是圆）一、极化的定义yxo观察平面，z=constz电场的振动方向：始终是沿x轴方向。（沿x方向的线极化波）yzxo设某一平面波的电场强度仅具有x分量，且向正z方向传播，则其瞬时值可表示为显然，在空间任一固定点，电场强度矢量的端点随时间的变化轨迹为与x轴平行的直线。因此，这种平面波的极化特性称为线极化，其极化方向为x方向。设另一同频率的y方向极化的线极化平面波，也向正

3、z方向传播，其瞬时值为二、直线极化上述两个相互正交的线极化平面波Ex及Ey：具有相同的相位，它们合成后，其瞬时值的大小为此式表明：合成波的大小随时间的变化仍为正弦函数，合成波的方向与X轴的夹角为可见：合成波的极化方向与时间无关，电场强度矢量端点的变化轨迹是与X轴夹角为的一条直线。因此，合成波仍然是线极化波，如下图示。EyExEYX0EyExEYX0EyExEyx0可见：两个相位相同或相差180°的空间相互正交的线极化平面波，合成后仍然形成一个线极化平面波。反之，任一线极化波可以分解为两个相位相同，振幅不等的空间相互正交的线极化波。若上述两个线极化波Ex

4、及Ey的相位差为，但振幅皆为Em，即则合成波瞬时值的大小为合成波矢量与x轴的夹角为三、圆极化即可见，对于某一固定的z点，夹角为时间t的函数。电场强度矢量的方向随时间不断地旋转，但其大小不变。因此，合成波的电场强度矢量的端点轨迹为一个圆，这种变化规律称为圆极化。EyExEyx0左旋右旋zyx0若Ey比Ex滞后，则合成波矢量与x轴的夹角。可见，对于空间任一固定点，夹角随时间增加而增加，合成波矢量随着时间的旋转方向与传播方向ez构成右旋关系，因此，这种极化波称为右旋圆极化波。上式表明，当t增加时，夹角不断地减小，合成波矢量随着时间的旋转方向与传播方向构成左旋

5、关系，这种圆极化波称为左旋圆极化波。由上可见：两个振幅相等，相位相差/2的空间相互正交的线极化波，合成后形成一个圆极化波。反之，一个圆极化波也可以分解为两个振幅相等，相位相差/2的空间相互正交的线极化波。还可证明：一个线极化波可以分解为两个旋转方向相反的圆极化波。反之亦然。若上述两个相互正交的线极化波和具有：不同振幅及不同相位，即则合成波的Ex分量及Ey分量满足下列方程：(7-21)四、椭圆极化(7-21)这是一个椭圆方程，它表示对于空间任一点，即固定的z值，合成波矢量的端点轨迹是一个椭圆，因此，这种平面波称为椭圆极化波，如左图示。yxEx'y'EymE

6、xm(7-21)yxEx'y'EymExm当<0时，Ey分量比Ex滞后，合成波矢量反时针旋转，与传播方向ez形成右旋椭圆极化波；当>0时，Ey分量比Ex导前，合成波矢量顺时旋转，与传播方向ez形成左旋椭圆极化波。极化的判断:通过两个相互正交的线极化波叠加，合成得到不同的极化方式。由电磁波电场场量或者磁场场量，可以判断波的极化方式。换一个角度看极化两个相位相同或相差180°的空间相互正交的线极化平面波，合成后仍然形成一个线极化平面波。两个振幅相等，相位相差90°的空间相互正交的线极化波，合成后形成一个圆极化波。线极化波：相位相同或相差180°圆极化波：

7、振幅相等，相位相差90°椭圆极化波：不同振幅，不同相位极化的判断:设均匀平面电磁波向+z方向传播，则一般情况下，其电场可以表示为：由于空间任意点处电场随时间的变化规律相同，故选取z=0点作为分析点，即：场量表达式中，的取值决定波的极化方式。1、当时电场与x轴夹角为：结论：当时，电磁波为线极化波。2、当且时合成电场的模及其与x轴夹角为：从上可知：合成电场矢量终端形成轨迹为一圆，电场矢量与x轴夹角随时间变化而改变。如图，当时，可以判断出：电场矢量终端运动方向与电磁波传播方向满足右手螺旋关系——右旋极化波。结论：当且时，合成波为右旋圆极化波。同理：当且时，合成波为左旋

8、圆极化波。说明：上述结论