[电磁场与电磁波] 第五章 均匀平面波在无界媒质中的传播2.ppt

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1、电磁场与电磁波第5章均匀平面波在无界媒质中的传播1电子科技大学编写高等教育出版社&高等教育电子音像出版社出版电磁场与电磁波第5章均匀平面波在无界媒质中的传播2均匀平面波的概念波阵面：空间相位相同的点构成的曲面，即等相位面平面波：等相位面为无限大平面的电磁波均匀平面波：等相位面上电场和磁场的方向、振幅都保持不变的平面波波阵面xE均匀平面波是电磁波的一种理想波传播方向情况，其分析方法简单，但又表oz征了电磁波的重要特性。yH均匀平面波电子科技大学编写高等教育出版社&高等教育电子音像出版社出版电磁场与电磁波第5章均匀平面波在无界媒质中的传播3本章内

2、容5.1理想介质中的均匀平面波5.2电磁波的极化5.3导电媒质中的均匀平面波5.4色散与群速5.5均匀平面波在各向异性媒质中的传播电子科技大学编写高等教育出版社&高等教育电子音像出版社出版电磁场与电磁波第5章均匀平面波在无界媒质中的传播45.1理想介质中的均匀平面波5.1.1一维波动方程的均匀平面波解5.1.2理想介质中均匀平面波的传播特点5.1.3沿任意方向传播的均匀平面波电子科技大学编写高等教育出版社&高等教育电子音像出版社出版电磁场与电磁波第5章均匀平面波在无界媒质中的传播55.1.1一维波动方程的均匀平面波解设在无限大的无源空间中，充

3、满线性、各向同性的均匀理想介质。均匀平面波沿z轴传播，则电场强度和磁场强度均不是x和y的函数，即EEHHd2Ed2H220,0kE0,kH022xyxydzdzExEyEzE由于E0z0Ez0xyzz2同理HxHyHz0Ezk2E0HHz02zxyzz结论：均匀平面波的电场强度和磁场强度都垂直于波的传播方向——横电磁波（TEM波）电子科技大学编写高等教育出版社&高等教育电子音像出版社出版电磁场与电磁波第5章均匀平面波在无界媒质

4、中的传播6电场和磁场的另外两个分量满足标量的亥姆霍兹方程2dEx(z)2kE(z)0k2xdz2dE(z)y2kE(z)02ydz2dHx(z)2kH(z)02xdz2dH(z)y2kH(z)02ydz由于形式相同因此只讨论一个方程的解电子科技大学编写高等教育出版社&高等教育电子音像出版社出版电磁场与电磁波第5章均匀平面波在无界媒质中的传播7设电场只有x分量，即2dEx(z)2E(z)eE(z)kE(z)0kxx2xdzjkzjkz其解为：E(z)AeAex12解的物理意义第一项E(z)Ae

5、jkzEej1xejkz1x11xmEEcos(tkz)的波形1xmE(z,t)Re[Eej1xejkzejt]Ecos(tkz)1x1xm1xm1x可见，jkz表示沿+z方向传播的波。A1e沿－z方向传播的波E(z)AejkzEej2xejkz第二项2x22xmE(z,t)Re[Eej2xejkzejt]Ecos(tkz)2x2xm2xm2x电子科技大学编写高等教育出版社&高等教育电子音像出版社出版电磁场与电磁波第5章均匀平面波在无界媒质中的传播8相伴的磁场磁场与电场相互由E

6、jH，可得垂直，且同相位jEk11xHeeEeeEeE1yy1xzx1xz1zE1x其中()称为媒质的本征阻抗。在真空中H1y0120377001jkz同理，对于EeEeAeH(e)E2x2xx22z2结论：在理想介质中，均匀平面波的电场强度与磁场强度相互垂直，且同相位。电子科技大学编写高等教育出版社&高等教育电子音像出版社出版电磁场与电磁波第5章均匀平面波在无界媒质中的传播95.1.2理想介质中均匀平面波的传播特点1.均匀平面波的传播参数

7、（1）角频率、频率和周期角频率ω：表示单位时间内的相位变化，单位为rad/s周期T：时间相位变化2π的时间间隔，即2πET2πT(s)x1频率f：f(Hz)otT2πTE(0,t)Ecost的曲线xm电子科技大学编写高等教育出版社&高等教育电子音像出版社出版电磁场与电磁波第5章均匀平面波在无界媒质中的传播10（2）波长和相位常数波长λ：空间相位差为2π的两个波阵面的间距，即2π1k2π(m)kf相位常数k：表示波传播单位距离的相位变化2πEk(rad/m)xk的大小等于空间距离2π内所包含oz的波长数目，因

8、此也称为波数。E(z,0)Ecoskz的曲线xm电子科技大学编写高等教育出版社&高等教育电子音像出版社出版电磁场与电磁波第5章均匀平面波在无界媒质中的传播11（