反射波和透射波.ppt

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1、第六章均匀平面波的反射与折射一、几个重要概念入射面：入射射线与分界面法线构成的平面。特点：入射面⊥分界面显然第六章是第五章内容的延伸，区别仅在于有无界面界面前提：σεμ=常数，无源：ρ=0，有界：有反、折射无限大平面光滑有限大曲面粗糙本章只讨论此种情况前沿学科探讨的问题只有反射和折射绕射散射漫反射6·1折、反射波的基础知识k入射面电磁波垂直入射时，电场和磁场总是平行分界面的。斜入射时，电场或磁场可能与分界面不平行。yxE∥EiE⊥k入射角i入射面分界面介质2介质1入射方向z入射方式垂直极化:Ei的方向与入射面垂直平行极化：

2、Ei的方向与入射面平行线极化圆极化椭圆极化入射角：入射射线与分界面法线夹角i=0：垂直入射i≠0：斜入射反射系数透射系数频率：ωi=ωr=ωt(∵媒质线性)设：i表示入射；r表示反射；t表示透(折)射；xkini分界面21zrtkrkt波矢量矢量电场的一般表达式：注：本章假定入射空间为理想介质二、反射定律和折射定律xkini分界面21zrtkrkt电磁波入射到介质分解面上时，将发生反射和折(透)射现象。反射波和透射波的传播方向遵循反射定律和折射定律。斯耐尔反射定律：斯耐尔折射定律：证明：由边值条件,而：则：∴

3、6·2均匀平面波对分界面的垂直入射本节以入射波为z(ek=ez)方向的线极化波为例进行讨论一、Ⅱ为理想导体(即：E2=H2=0)Ⅰx入反yz1、选择如图所示坐标，且设et=ex(不失一般性)，则：en=ezⅡⅠ①求解：3、∵垂直入射i=0∴Ki=k1ez;Kr=-k1ez因此:Ki·r=k1z;Kr·r=-k1zeEi=eEr=et=ex4、∴2、理想介质Ⅰ内将存在入射波和反射波。即：则：1+R=0→R=-15、由边值条件：6、故：8、∵9、时域：7、时域：则：即：②传播特性：zEx0zHy0zHy0zEx0合成波为纯驻波

4、振幅随距离变化电场和磁场最大值和最小值位置错开/4即H的相位超前Eπ/2电场和磁场原地振荡，电、磁能量相互转化，而不进行能量传递。1、合成波的性质：仍为TEM波对任意时刻t，在处，其合成波电场皆为零对任意时刻t，在处，其合成波磁场皆为零R=-1即有半波损失2、导体表面的场和电流在理想导体表面的感应面电流为：3、合成波的平均能流密度这说明单位面积上没有有功率穿过，即不传递能量4、相速度VP=？∵是理想介质：∴等相位二、Ⅱ为理想介质（1＝2＝0）x入反12yz透1、选择如图所示坐标，则：en=ez且设et=ex(不失一般性

5、)，①求解：∴Ki=k1ez;Kr=-k1ez→Ki·r=k1z;Kr·r=-k1z∴eEi=eEr=et=ex4、∴2、写出理想介质Ⅰ内的入射波和反射波的一般表达式：即：3、∵垂直入射i=05、写出理想介质Ⅱ内Ė2的表达式：同理：则：1+R=T⑴6、由边值条件：9、联立解式⑴和⑵：7、∵则：8、由边值条件：即：则：⑵＞0当η2＞η1＜0当η2＜η1当：R＜010、空间Ⅰ内的解，当：R＞0时域：时域：时域：11、空间Ⅱ内的解：复数域：显然，这是一个理想介质中的行波。其传播特性在第5章中已详细讨论过，在此不再重复。②合成波(

6、E1)的特性：合成波为行、驻波，相当于一个行波叠加在一个驻波上，电场的中心值不再是零，出现波节，但波节点场值不为零。电磁场非原地振荡，电磁能量相互转化同时还进行能量传递。仍为TEM波由能量守恒入射功率Pi=反射功率Pr+透射功率Pt故：波腹点上电场的相对振幅（Emax）波节点上电场的相对振幅（Emin）SWR=——————————————行波比：=1/SWR纯行波即无反射：R=0，SWR=1纯驻波即全反射：R=1，SWR=∞行驻波：＜1，1＜SWR＜∞驻波比（SWR）：反射系数和透射系数关系为：三、Ⅱ为有耗媒质（1＝0，

7、2≠0）1、选择与理想介质时相同的坐标，即：en=ez；et=ex，①求解：采用替换法即无耗和有耗之间通过替换量互得表达式无耗有耗替换量2、写出替换量3、互换理想介质有耗媒质②对低损耗媒质进行分析1、Ⅱ为介质：()=常数将此与Ⅱ为理想介质时的场解相比，可见这之间的差别仅在于：在Ⅱ为介质的空间内有一随传播距离而缓慢衰减的量其它特性都一样②对低损耗媒质进行分析2、Ⅱ为良导体：()将此与Ⅱ为理想导体时的场解相比，可见Ⅰ中的情况完全相同而Ⅱ中不仅有一随传播距离衰减很快的量还有色散⑴场解②对低损耗媒质进行分析⑵功耗与电流(良导体)电流

8、等效面电流：将体内的电流视作全部集中在z=0的界面上。与Ⅱ为理想导体时的情况相同说明：在近似的条件下理想导体和良导体有相同的特点②对低损耗媒质进行分析⑵功耗与电流(良导体)功耗：显然，流过等相位面上的有功功率∵α很大∴随Z迅速衰减功率分布Ⅱ中所消耗的总有功功率这可等效地看作是Rs在表面处就