第六章 平面电磁波的反射和透射ppt课件.ppt

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1、6.1均匀平面电磁波向平面分界面的垂直入射6.1.2平面电磁波向理想导体的垂直入射图6.1.2平面电磁波对理想导体的垂直入射设入射电磁波的电场和磁场分别依次为式中Eim为z=0处入射波(IncidentWave)的振幅，k1和η1为媒质1的相位常数和波阻抗，且有为使分界面上的切向边界条件在分界面上任意点、任何时刻均可能满足，设反射与入射波有相同的频率和极化，且沿-ez方向传播。于是反射波(ReflectedWave)的电场和磁场可分别写为媒质1中总的合成电磁场为分界面z=0两侧，电场强度E的切向分量

2、连续，即ez×(E2-E1)=0，所以Ⅰ区的合成电场和磁场：它们相应的瞬时值为由于Ⅱ区中无电磁场，在理想导体表面两侧的磁场切向分量不连续，所以分界面上存在面电流。根据磁场切向分量的边界条件n×(H2-H1)=JS，得面电流密度为任意时刻t,Ⅰ区的合成电场E1和磁场H1都在距理想导体表面的某些固定位置处存在零值和最大值：图6.1.4对理想导体垂直入射时不同瞬间的驻波电场驻波不传输能量，其坡印廷矢量的时间平均值为可见没有单向流动的实功率，而只有虚功率。由式(5-54)可得驻波的坡印廷矢量的瞬时值为6.1

3、.3平面电磁波对理想介质的垂直入射图6.1.5平面电磁波对理想介质的垂直入射区域Ⅱ中只有透射波，其电场和磁场分别为式中Et0为z=0处透射波的振幅，k2和η2为媒质2的相位常数和波阻抗，且有考虑到z=0处分界面磁场强度切向分量连续的边界条件H1t=H2t，可得考虑到z=0处分界面电场强度切向分量连续的边界条件E1t=E2t，可得反射系数和透射系数的关系为区域Ⅰ(z<0)中任意点的合成电场强度和磁场强度可表示为区域Ⅰ中电场强度和磁场强度的模为(设Eim=Em为实数)(1)Γ>0(η2>η1)。当时，有

4、即在离分界面四分之一波长(λ1/4)的奇数倍处为电场波节点和磁场波腹点。(2)Γ<0(η2<η1)。此时，电场、磁场的波腹点、波节点位置相反。即电场的波腹点对应于Γ>0(η2>η1)时的电场的波节点，磁场的波腹点对应于Γ>0(η2>η1)时的磁场的波节点；电场的波节点对应于Γ>0(η2>η1)时的电场的波腹点，磁场的波节点对应于Γ>0(η2>η1)时的磁场的波腹点。因为Γ=-1~1，所以ρ=1~∞。当

5、Γ

6、=0、ρ=1时，为行波状态，区域Ⅰ中无反射波，因此全部入射波功率都透入区域Ⅱ。区域Ⅰ中，入射波

7、向z方向传输的平均功率密度矢量为反射波向-z方向传输的平均功率密度矢量为区域Ⅰ中合成场向z方向传输的平均功率密度矢量为区域Ⅱ中向z方向传输的平均功率密度矢量为并且有例一右旋圆极化波由空气向一理想介质平面(z=0)垂直入射，坐标与图6-13相同，媒质的电磁参数为ε2=9ε0，ε1=ε0，μ1=μ2=μ0。试求反射波、透射波的电场强度及相对平均功率密度；它们各是何种极化波。解：设入射波电场强度矢量为则反射波和透射波的电场强度矢量为式中反射系数和透射系数为例频率为f=300MHz的线极化均匀平面电磁波，

8、其电场强度振幅值为2V/m，从空气垂直入射到εr=4、μr=1的理想介质平面上，求：(1)反射系数、透射系数、驻波比；(2)入射波、反射波和透射波的电场和磁场；(3)入射功率、反射功率和透射功率。解：设入射波为x方向的线极化波，沿z方向传播，如图6-13。(1)波阻抗为反射系数、透射系数和驻波比为(3)入射波、反射波、透射波的平均功率密度为6.2均匀平面电磁波向多层媒质分界面的垂直入射6.6.1多层媒质中的电磁波及其边界条件图6.2.1垂直入射到多层媒质中的均匀平面电磁波区域1中的入射波：区

9、域1中的反射波：区域1(z≤0)中的合成电磁波：区域2(0≤z≤d)中的合成电磁波：区域3(z≥d)中的合成电磁波：为了求得这四个未知量，利用z=0和z=d处媒质分界面上电场和磁场的切向分量都必须连续的边界条件：等效波阻抗媒质中平行于分界面的任一平面上的总电场与总磁场之比，定义为该处的等效波阻抗Z(z)，即此时我们已经假设x方向极化的均匀平面电磁波沿z方向传播。1.无界媒质中的等效波阻抗假设无界媒质中，x方向极化的均匀平面电磁波沿+z方向传播，那么媒质中任意位置处的等效波阻抗为x方向极化的均匀平面

10、电磁波沿-z方向传播时，等效波阻抗为2.半无界媒质中的等效波阻抗媒质1中离平面分界面为z处的等效波阻抗为由于媒质1中z为负值，因此离开平面分界面(z=0)的距离为l的某一位置z=-l处的等效波阻抗为如果η2=η1，那么由式(6-72c)知：Z1(-l)=η1。这表明空间仅存在同一种媒质，因此没有反射波，等效波阻抗等于媒质的波阻抗；如果区域2中的媒质是理想导体，即η2=0,Γ=-1，那么式(6-72b)简化为(6-72c)3.有界媒质中的等效波阻抗z=d分界面处的反射