沿z方向传播的均匀平面波.ppt

第5章均匀平面波在无界空间中的传播
本章内容
理想介质中的均匀平面波
电磁波的极化
导电媒质中的均匀平面波
色散与群速
均匀平面波在各向异性媒质中的传播
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电磁波的相关概念
相位:对于电磁波,是指特定时刻在其循环周期中的位置,是电磁波是否在波峰、波谷或波峰和波谷之间的某点的一种标度,是描述信号波形变化的度量,通常以度(角度)作为单位,也称作相角。例如: 其中称为相位。电磁波的相位组成包含三部分:时间相位,空间相位,初相位。
电磁波:时变电磁场的电场和磁场相互关联,构成一个整体——电磁场。电场和磁场分别是电磁场的两个分量。电场和磁场相互激发,从而在空间形成电磁振荡并传播,这就是电磁波。
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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: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、振幅和相位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。
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理想介质中的均匀平面波
理想介质中的均匀平面波函数
理想介质中均匀平面波的传播特点
沿任意方向传播的均匀平面波
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由于

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,则电磁强度和磁场强度均不是 x和 y 的函数,即
同理
结论:沿z方向传播的均匀平面波的电场强度和磁场强度都没有沿传播方向的分量,即和都垂直于波的传播方向——横电磁波(TEM波)
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其解为:
可见, 表示沿+z 方向传播的波。
解的物理意义
第一项
第二项
沿-z 方向传播的波
设电场只有x 分量,即
的波形
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由,可得
其中称为媒质的本征阻抗。在真空中
相伴的磁场
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。
在无界均匀媒质中只存在沿一个方向传播的电磁波,因此只讨论沿正z方向传播的均匀平面波,即
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1、均匀平面波的传播参数
周期T :在给定位置上,时间相位(ωt)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 :
t
T
o
x
E
的曲线
理想介质中均匀平面波的传播特点
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(2)波长和相位常数
k的大小等于空间距离2π内所包含的波长数量,因此也称为波数。
波长λ:在任意固定时刻,空间相位(kz)差为2π的两个波阵面(等相位面)的间距。
相位常数 k :表示波传播单位距离的相位变化
o
x
E
l
z
的曲线
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(3)相速(波速)
即
相速v:电磁波的等相位面在空间的移动速度
对于平面波上任意固定观察点(如波谷M)其相位为恒定值,
当t变化为时,要保证相位不变,则满足
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