《电磁场与电磁波》课程教学课件（PPT讲稿）第五章 均匀平面波在无界空间中的传播

电嫩场与电哦波 第章均匀平面波在无界空间中的传播 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=RelBe产e“]=￡co-E+.么， (1)角频率、频率和周期 角频率w: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2的时间间隔，即 07=2n→7=2z 10 频率f：∫=元= (H2) T 2元 E(0,t)=Ecos@t的曲线

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 ： (H ) 2 1 z T f   = = t T o Ex Ex (0,t) = Em cost 的曲线 (s) 2     T = 2 T = 5.1.2 理想介质中均匀平面波的传播特点 1 1 1 1 1 ( , ) Re[ e e e ] cos( ) x j jkz j t E z t E E t kz x xm xm x     − = = − + 电磁场与电磁波 第5章 均匀平面波在无界空间中的传播

电喊场与电嘴波 第章均匀平面波在无界空间中的传播 (2)波长和相位常数 E.(s,t)=Re[Eme“e'e]=Ecos(or-e+A.)》 波长2：空间相位差为2π的两个波阵面的间距，即 →= 2π 1 k元=2π (m) f 相位常数k：表示波传播单位距离的相位变化 k= 2π (rad/m) 元 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。 E,(z,0)=E,coskz的曲线

（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。 (rad/m) 2   k = 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 Ex (z,0) = Em coskz 的曲线 2 1 (m) k f    k  = 2 = = 1 1 1 1 1 ( , ) Re[ e e e ] cos( ) x j jkz j t E z t E E t kz x xm xm x     − = = − + 电磁场与电磁波 第5章 均匀平面波在无界空间中的传播

电城场与电哦波 第5章均匀平面波在无界空间中的传播 E(.t)=Re[E]=Em cos(-) (3)相速（波速） 相速：电磁波的等相位面在空间 4 中的移动速度 由ot-kz=C→odt-kdz=0 故得到均匀平面波的相速为 dz 相速只与媒质参数 (m/s) dt 有关，而与电磁波 /18 的频率无关 真空中：v=c= =3×108m/s 4π×10-7x ×109 36元

（3）相速（波速） (m s) 1 d d      = = = = t k z v 真空中： 3 10 m/s 10 36 1 4 10 1 1 8 0 0 7 9 =     = = = − −     v c 由 t −kz =C 相速v：电磁波的等相位面在空间 中的移动速度 相速只与媒质参数 有关，而与电磁波 的频率无关 故得到均匀平面波的相速为 d d 0 t k z − = 1 1 1 1 1 ( , ) Re[ e e e ] cos( ) x j jkz j t E z t E E t kz x xm xm x     − = = − + 电磁场与电磁波 第5章 均匀平面波在无界空间中的传播

电喊场局电喊波 第章均匀平面波在无界空间中的传播 ■2、相伴的磁场 E(z,t)=l(2,t)×e 磁场与电场相互 由V×E=-joi,可得 垂直，且同相位 ×eE=-e×E 其中n= E 称为媒质的本征阻抗。在真空中 Hw 120π≈377 同理，对盱E2=eEx=eA,e→i2=(-)×E, 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

1 1 1 1 1 x 1 y y x z x x z j k E e e E e e E e E z       = = =  =   H E j H   由  = −   ，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      2、相伴的磁场 同理，对于 2 2 2e jkz E e e = = x x x E A 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。 z E z t H z t e    ( , ) = ( , )  电磁场与电磁波 第5章 均匀平面波在无界空间中的传播

电嫩场与电哦波 第章均匀平面波在无界空间中的传播 3、能量密度与能流密度 由于月=上×厄，于是有 w=2=34引=w 电场能量与磁场能量相同 故 w=w,+wn=sE武=4 (.co() S=Re[E()x(. e: m 能量的传输速度等于相速

3、能量密度与能流密度 * 2 2 1 Re[ ( ) ( )] 2 1 a v z Em S E z H z e      =  = e E w v z m av   = =   1 2 1 2 we = E = H = wm 2 2 2 1 2 1     H ez E    =   1 由于 ，于是有 能量的传输速度等于相速 2 2 2 1 2 1 wav Em Hm =  = 2 2 w we wm E H   故 = + =  =  电场能量与磁场能量相同 1 2 2 ( , ) ( , ) cos ( ) 2 z m x z t z t e E t kz    S E H =  = − +    = 电磁场与电磁波 第5章 均匀平面波在无界空间中的传播