赚5章均勻平面波在无界媒质中的传播 第章物匀严面被在无界空间中的传播 8孩去高等最私&等教南子镶版私幽顺
电磁场与电磁波 第5章 均匀平面波在无界媒质中的传播 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 1
赚5章均勻平面波在无界媒质中的传播 ■均匀平面波的概念 e波阵面:空间相位相同的点构成的曲面,即等相位面 e平面波:等相位面为无限大平面的电磁浪 e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 的平面浪 波阵面 E 均匀平面浪是电磁浪的一种理想 情况,其分析方法简单,但又表 方向 0 征了电磁波的重要特性 Z 均匀平面波 &版私出顺
电磁场与电磁波 第5章 均匀平面波在无界媒质中的传播 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 2 E H z 波传播方向 均匀平面波 波阵面 x y o 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 均匀平面波是电磁波的一种理想 情况，其分析方法简单，但又表 征了电磁波的重要特性
赚5章均勻平面波在无界媒质中的传播 本章内容 51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 54色散与群速 5.5均匀平面波在各向异性媒质中的传播 8孩去高等最私&等教南子镶版私幽顺
电磁场与电磁波 第5章 均匀平面波在无界媒质中的传播 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 3 本章内容 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
赚5章均勻平面波在无界媒质中的传播 51理想介质中的均匀平面波 511一维波动方程的均匀平面波解 512理想介质中均匀平面波的传播特点 513沿任意方向传播的均匀平面波 8孩去高等最私&等教南子镶版私幽顺
电磁场与电磁波 第5章 均匀平面波在无界媒质中的传播 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 4 5.1 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
赚5章均勻平面波在无界媒质中的传播 5 51.1一维波动方程的均匀平面波解 设在无限大的无源空间中,充满线性、各向同性的均匀理想 介质。均匀平面浪沿z轴传播,则电场强度和磁场强度均不是x 和y的函数,即 aE aE x avo dArke=U d2+kH=0 aHaH dh 0 d 由于V.E aE OE, aE 0 aE 0 E.=0 x az 同理yb=0H2+m1+0H2=0=B=0 O-E +kE=0 结论:均匀平面浪的电场强度和磁场强度都垂直于波的传播 方向——横电磁浪(TEM波) 大有写&教体版出版
电磁场与电磁波 第5章 均匀平面波在无界媒质中的传播 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 5 0 x y z E E E E x y z = + + = 由于 5.1.1 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 0 , 0 E E H H x y x y = = = = 0 E z z = 0 E z = 2 2 2 2 2 2 d d 0 , 0 d d E H k E k H z z + = + = 2 2 2 0 z z E k E z + = 同理 0 x y z H H H H x y z = + + = 0 H 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）
赚5章均勻平面波在无界媒质中的传播 电场和磁场的另外两个分量满足标量的亥姆霍兹方程 d2E,( d2+kE(z)=0 k=O√E d e,(z +k2E,(=)=0 d d2(2+k2H(=-)=0 dH, +k2H,(z)=0 由于形式相同因此只讨论一个方程的解 式编。高等最私&高等教子音版出顺
电磁场与电磁波 第5章 均匀平面波在无界媒质中的传播 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 6 电场和磁场的另外两个分量满足标量的亥姆霍兹方程 ( ) 0 d d ( ) 2 2 2 + k E z = z E z x x k = 2 2 2 d ( ) ( ) 0 d y y E z k E z z + = 2 2 2 d ( ) ( ) 0 d x x H z k H z z + = 2 2 2 d ( ) ( ) 0 d y y H z k H z z + = 由于形式相同因此只讨论一个方程的解
赚5章均勻平面波在无界媒质中的传播 7 设电场只有x分量,即 de E()=eE()→02+k2E,(=)=0k=0√AE 其解为:E、(=)=Aek+A2ek 解的物理意义 e第一项 E(=)=Ae Jk=Em eise Jk E 'm cos(ot E k)的波形 E(,t)=Re[E pixe ke Jo ]=Em cos(at-kz+o 可见,Ae表示沿+方向传播的波。 沿一z方向 传播的波 e第二项E2(z)=Aek=E2eek E, (z, t)=Releme2e/eo=e ym cos(ot+k+or) 大有写&教体版出版
电磁场与电磁波 第5章 均匀平面波在无界媒质中的传播 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 7 1 j j j 1 1 1 m ( ) e e e kz kz x E z A E x x − − = = 1 j j j 1 1 m 1 m 1 ( , ) Re[ e e e ] cos( ) x kz t E z t E E t kz x x x x − = = − + ( ) 0 d d ( ) 2 2 2 + k E z = z E z x x E(z) e E (z) k = x x = 设电场只有x 分量，即 j j 1 2 ( ) e e kz kz E z A A x − 其解为： = + 可见， A1 e − jkz 表示沿 +z 方向传播的波。 E E t kz 1 m x = − cos( ) 的波形 解的物理意义 第一项 2 j j j 2 2 2 m ( ) e e e kz kz x E z A E x x = = 2 j j j 2 2 m 2 m 2 ( , ) Re[ e e e ] cos( ) x kz t E z t E E t kz x x x x = = + + 第二项 沿 －z 方向 传播的波
礽泣第5章均勻平面波在无界媒质中的传播 相伴的磁场 磁场与电场相互 由V×E=-j04H,可得 垂直,且同相位 OE H E ee E y op 宾中1H E 称为媒质的本征阻抗。在真空中 77=7 0=120x≈3779 同理,对于E2=eE2x=42→H2=(-e:)×E2 》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。 8孩去高等最私&等教南子镶版私幽顺
电磁场与电磁波 第5章 均匀平面波在无界媒质中的传播 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 8 1 1 1 1 1 j 1 x y y x z x x z E k H e e E e e E e E z = = = = 由 = − E H j ，可得 ( ) 1 = 1 = y x H E 其中 称为媒质的本征阻抗。在真空中 = = =120 377 0 0 0 相伴的磁场 同理，对于 j 2 2 2e kz E e E e A = = x x x 2 2 ( ) 1 H ez E = − 磁场与电场相互 垂直，且同相位 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
赚5章均勻平面波在无界媒质中的传播 5.1.2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 (1)角频率、频率和周期 角频率ωU: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 0=2=2x 频率f:1=7=2x(h E(0,t)= E cos ot的曲线 大有写&教体版出版
电磁场与电磁波 第5章 均匀平面波在无界媒质中的传播 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 9 1. 均匀平面波的传播参数 周期T ：时间相位变化 2π的时间间隔，即 （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 频率 f ： 1 (Hz) 2π f T = = t T o Ex E t E t x (0, ) cos = m 的曲线 2π T (s) T = 2π = 5.1.2 理想介质中均匀平面波的传播特点
赚5章均勻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的两个浪阵面的间距,即 2丌 k=2→2 kf√AE 相位常数k:表示浪传播单位距离的相位变化 2丌 (rad/m) AE k的大小等于空间距离2π内所包含 的浪长数目,因此也称为波数 E(=,0)= E cos k的曲线 大有写&教体版出版
电磁场与电磁波 第5章 均匀平面波在无界媒质中的传播 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 10 （2）波长和相位常数 k 的大小等于空间距离2π内所包含 的波长数目，因此也称为波数。 2π k (rad/m) = 波长λ ：空间相位差为2π 的两个波阵面的间距，即 相位常数 k ：表示波传播单位距离的相位变化 o Ex z E z E kz x ( ,0) cos = m 的曲线 2π 1 (m) k f k = 2π = =