第六章 均匀平面波对分界面的垂直入射
一、对理想导体的垂直入射设左半空间是理想介质,,右半空间是理想导体,,
设入射波电场为:
反射波电场为:
则入射波磁场为:
反射波磁场为:
由理想导体的边界条件:
得反射波电场为:
反射波磁场为:
理想媒质中的合成场为(复数形式)
实数表示:
讨论:
合成波的性质电场强度振幅
磁场强度振幅 按正弦规律变化任意时刻t,在 或 处(n=0,1,2 ),
(波节) 电场为0,磁场为最大值 ;
在 或 处(n=0,1,2 ),
(波腹) 电场为最大值,磁场为0 。
合成波在空间没有移动,只是在原来的位置振动,这种波为驻波;
电场和磁场最大值位置错开。
导体表面的场和电流
感应面电流:
平均能流密度
结论:当平面波垂直入射到理想导体表面时,在介质空间的合成波(驻波)不传播能量,只存在能量转化。
二、对两种理想介质分界面的垂直入射
x
入 透
0 y z
反
电磁波在介质分界面上将发生反射和透射,透射波在介质2中将继续沿+z方向传播。
分别为两种媒质的本征阻抗
1、设入射波场
反射波场
透射波场
则媒质1中总的电场、磁场为
由边界条件(理想介质分界面 ):
定义:反射系数,
透射系数,
则媒质1中的合成波为:
讨论:
1、合成波的传播特点:
1) 表达式中第一项包含行波因子,表示振幅为、沿
+z方向传播的行波。表达式中后一项表示振幅为的驻波,合成波为行驻波(混合波),相当于一个行波叠加在一个驻波上;
2)
电场的中心值不再是零,出现波节,但波节点场值也不为零。见图
2、反射系数和透射系数的关系为
当媒质2为理想导体时,,可知,即当电磁场垂直入射到理想导体表面上时,发生全反射。
3、当分界面两边为导电媒质时,媒质本征阻抗为复数,即均为复数,故
也为复数结论,在导电媒质两边,入射波和反射波、入射波和透射波不同相。
4、驻波系数 (描述波的起伏程度)
5、平均能流密度
媒质1
媒质2
可以证明,
例 6.1.2
一、对理想导体的垂直入射设左半空间是理想介质,,右半空间是理想导体,,
设入射波电场为:
反射波电场为:
则入射波磁场为:
反射波磁场为:
由理想导体的边界条件:
得反射波电场为:
反射波磁场为:
理想媒质中的合成场为(复数形式)
实数表示:
讨论:
合成波的性质电场强度振幅
磁场强度振幅 按正弦规律变化任意时刻t,在 或 处(n=0,1,2 ),
(波节) 电场为0,磁场为最大值 ;
在 或 处(n=0,1,2 ),
(波腹) 电场为最大值,磁场为0 。
合成波在空间没有移动,只是在原来的位置振动,这种波为驻波;
电场和磁场最大值位置错开。
导体表面的场和电流
感应面电流:
平均能流密度
结论:当平面波垂直入射到理想导体表面时,在介质空间的合成波(驻波)不传播能量,只存在能量转化。
二、对两种理想介质分界面的垂直入射
x
入 透
0 y z
反
电磁波在介质分界面上将发生反射和透射,透射波在介质2中将继续沿+z方向传播。
分别为两种媒质的本征阻抗
1、设入射波场
反射波场
透射波场
则媒质1中总的电场、磁场为
由边界条件(理想介质分界面 ):
定义:反射系数,
透射系数,
则媒质1中的合成波为:
讨论:
1、合成波的传播特点:
1) 表达式中第一项包含行波因子,表示振幅为、沿
+z方向传播的行波。表达式中后一项表示振幅为的驻波,合成波为行驻波(混合波),相当于一个行波叠加在一个驻波上;
2)
电场的中心值不再是零,出现波节,但波节点场值也不为零。见图
2、反射系数和透射系数的关系为
当媒质2为理想导体时,,可知,即当电磁场垂直入射到理想导体表面上时,发生全反射。
3、当分界面两边为导电媒质时,媒质本征阻抗为复数,即均为复数,故
也为复数结论,在导电媒质两边,入射波和反射波、入射波和透射波不同相。
4、驻波系数 (描述波的起伏程度)
5、平均能流密度
媒质1
媒质2
可以证明,
例 6.1.2