第六章平面电磁波的传播 导言 本章从电磁场基本方程组出发，首先导出电磁波的电场正和磁场Ⅱ所满 足的波动方程，然后讨论无界均匀媒质条件下波动方程的解一一均匀平面电 磁波。重点讨论随时间作正弦变化的情况，并介绍描述正弦波动特性的主要 物理量一一传播常数和波阻抗。 介绍平面电磁波极化的概念，分析平面电磁波的反射和折射，重点 讨论全反射及驻波。均匀平面电磁波是电磁波的最简单的形态，它的特性及 讨论方法都比较简单，但却能表征电磁波重要的和主要的性质。 一电磁被动方程和平面电磁波 变化的电场和变化的磁场之间存在着耦合，这种耦合以波动的形式存在 于空间，即在空间有电磁场的传播。 1电磁波动方程 在无源空间中，传导电流和自由电荷都为零。再假设无源空间中的媒质 是各向同性、线性和均匀的，则由电磁场基本方程组得： 和 导费器0 这就是无源空间中召和H满足的方程，称为电磁波动方程。它们是研究电磁波问 题的基础
第六章 平面电磁波的传播 导言 本章从电磁场基本方程组出发，首先导出电磁波的电场正和磁场Ⅱ所满 足的波动方程，然后讨论无界均匀媒质条件下波动方程的解——均匀平面电 磁波。重点讨论随时间作正弦变化的情况，并介绍描述正弦波动特性的主要 物理量——传播常数和波阻抗。 介绍平面电磁波极化的概念，分析平面电磁波的反射和折射，重点 讨论全反射及驻波。均匀平面电磁波是电磁波的最简单的形态，它的特性及 讨论方法都比较简单，但却能表征电磁波重要的和主要的性质。 一 电磁波动方程和平面电磁波 变化的电场和变化的磁场之间存在着耦合，这种耦合以波动的形式存在 于空间，即在空间有电磁场的传播。 1 电磁波动方程 在无源空间中，传导电流和自由电荷都为零。再假设无源空间中的媒质 是各向同性、线性和均匀的,则由电磁场基本方程组得： 和 这就是无源空间中召和 H 满足的方程，称为电磁波动方程。它们是研究电磁波问 题的基础
2平面电磁波 在电磁波的传播过程中，对应于每一时刻t,空间电磁场中电场E或磁 场H具有相同相位的点构成等相位面，或波阵面。等相位面为平面的电磁波称为 平面电磁波。如果在乎面电磁波的等相位面的每一点上，电场月均相同，磁场上 也均相同，则这样的电磁波称为均匀平面电磁波。实际存在的各种较复杂的电磁 波都可看成由许多均匀平面电磁波迭加而成，所以分析它有着重要的意义。 假设均匀平面电磁波的波阵面与，02 平面平行，场强（或D值在波阵面上处处 相等，即与坐标y和z无关。因此E和H除了 与时间t有关外，仅与空间坐标x有关，有 E=E(x,t)和H=H(x,t) 对此有： ()均匀平面电磁波是一横电磁均匀平面电磁波中的电场E和磁场H都没有和波传播方向工相平行的分 量，它们都和波传插方向相垂直，即对传播方向来说它们是横向的，这样的电磁波称为横电磁波，或TEM 波。 (2)电磁波的电场E的方向、磁场H的方向和波的传播方向三者相互垂直，且满足右于螺旋关系。E 只有分量Ey,则磁场仅有分量H2:若电场正只有分量，则磁场仅有分量y ()分量y和业构成一组平面波：分量立和Hy构成另一组平面波。这两组分量波彼此独立，但电磁 波中的合成场强E和H却分别由这两组分量波的有关场强构成。 对于由分量Ev和Hz构成的平面电磁波 则波动方程简化为：
2 平面电磁波 在电磁波的传播过程中，对应于每一时刻 t，空间电磁场中电场 E 或磁 场 H 具有相同相位的点构成等相位面，或波阵面。等相位面为平面的电磁波称为 平面电磁波。如果在乎面电磁波的等相位面的每一点上，电场月均相同，磁场 H 也均相同，则这样的电磁波称为均匀平面电磁波。实际存在的各种较复杂的电磁 波都可看成由许多均匀平面电磁波迭加而成，所以分析它有着重要的意义。 假设均匀平面电磁波的波阵面与 yOz 平面平行，场强 E(或 H)值在波阵面上处处 相等，即与坐标 y 和 z 无关。因此 E 和 H 除了 与时间 t 有关外，仅与空间坐标 x 有关，有 对此有： (1)均匀平面电磁波是一横电磁均匀平面电磁波中的电场 E 和磁场 H 都没有和波传播方向工相平行的分 量，它们都和波传播方向相垂直，即对传播方向来说它们是横向的，这样的电磁波称为横电磁波，或 TEM 波。 (2)电磁波的电场 E 的方向、磁场 H 的方向和波的传播方向三者相互垂直，且满足右手螺旋关系。E 只有分量 Ey，则磁场仅有分量 Hz；若电场正只有分量 Ez，则磁场仅有分量 Hy。 (3)分量 Ey 和 Hz 构成一组平面波；分量 Ez 和 Hy 构成另一组平面波。这两组分量波彼此独立，但电磁 波中的合成场强 E 和 H 却分别由这两组分量波的有关场强构成。 对于由分量 Ey 和 Hz 构成的平面电磁波， 则波动方程简化为：
二理想介质中的均匀平面电磁波 理想介质是指电导率r=0的媒质。 1.一维波动方程的解及其物理意义 电场和磁场之间满足下列关系
二 理想介质中的均匀平面电磁波 理想介质是指电导率 r=0 的媒质。 1. 一维波动方程的解及其物理意义 电场和磁场之间满足下列关系
2.理想介质中的正弦均匀平面波 这里考虑工程中最常见的场量随时间作正弦变化的情况。这时电磁波的电场强度E和磁场强 度H可用复数形式表示，波动方程的复数表达式为： 他们的通解为：
2．理想介质中的正弦均匀平面波 这里考虑工程中最常见的场量随时间作正弦变化的情况。这时电磁波的电场强度 E 和磁场强 度 H 可用复数形式表示，波动方程的复数表达式为： 他们的通解为：
磁场既是时间的周期函数，又是空间坐标的周期函数。 理想介质中均匀平面波的电场强度E和磁场强度H在时间上同相，即 其振幅之比为实数 三导电媒质中的均匀平面电藏波 导电媒质与理想介质的区别在于它的电导率。只要有电磁波存在，就必然伴随着出现 传导电流J=E。这样就带来了不同于理想介质中的电磁波传播特性。这里只讨论单频正弦均匀平 面波在导电媒质中的传播特性。 1导电媒质中正弦均匀平面波的传播特性 对于正弦均匀平面电磁波来说，复数表达式为： 式中k称为导电媒质中的波传播常数
磁场既是时间的周期函数，又是空间坐标的周期函数。 理想介质中均匀平面波的电场强度 E 和磁场强度 H 在时间上同相，即 其振幅之比为实数 三 导电媒质中的均匀平面电磁波 导电媒质与理想介质的区别在于它的电导率 。只要有电磁波存在，就必然伴随着出现 传导电流 J＝rE。这样就带来了不同于理想介质中的电磁波传播特性。这里只讨论单频正弦均匀平 面波在导电媒质中的传播特性。 1 导电媒质中正弦均匀平面波的传播特性 对于正弦均匀平面电磁波来说，复数表达式为： 式中 k 称为导电媒质中的波传播常数