西安电子科技大学：《电动力学 Electrodynamics》课程教学资源（课件讲稿）第4章 电磁波的传播 wave propagation

Xidian University 第4章电磁波的传播 (wave propagation) §1.平面电磁波 §2.电磁波在介质界面上的反射和折射 §3.有导体存在时的电磁波传播 §4.波导 §5.谐振腔 西安电子科技大学

西安电子科技大学 2 §1. 平面电磁波 §2. 电磁波在介质界面上的反射和折射 §3. 有导体存在时的电磁波传播 §4. 波导 第4章 电磁波的传播 (wave propagation) §5. 谐振腔

电磁波的传播 Xidian University 言 随时间变化的运动电荷和电流辐射电磁场，电 磁场在空间互相激发，在空间以波动的形式存在， 这就是电磁波。 传播问题是指：研究电磁场在空间存在一定介质 和导体的情况下的波动特性。在真空与介质、介质 与介质、介质与导体的分界面上，电磁波会产生反 射、折射、衍射和衰减等等，因此传播问题本质上 是边值问题。 电磁波传播问题在无线电通讯、光信息处理、微 波技术、雷达和激光等领域都有着重要的应用。 西安电子科技大学

西安电子科技大学 引 言 电磁波传播问题在无线电通讯、光信息处理、微 波技术、雷达和激光等领域都有着重要的应用。 随时间变化的运动电荷和电流辐射电磁场，电 磁场在空间互相激发，在空间以波动的形式存在， 这就是电磁波。 传播问题是指：研究电磁场在空间存在一定介质 和导体的情况下的波动特性。在真空与介质、介质 与介质、介质与导体的分界面上，电磁波会产生反 射、折射、衍射和衰减等等，因此传播问题本质上 是边值问题。 电磁波的传播

电磁波的传播 Xidian University §1.平面电磁波 一、电磁场的波动方程 电磁场的基本方程 V×龙= aB 无源、自 V×龙= aB at 由空间 Ot V×i= OD + V×i aD = Ot 8t V.万 =p V.D=0 V.B=0 V.B=0 电磁场的波动方程 V2E、1d 2E =0 V2B-162B c2 012 西安电子科技大学

西安电子科技大学 §1. 平面电磁波 一、电磁场的波动方程 电磁场的基本方程 0 B E t D H t D B j                    无源、自 由空间 0 0 B E t D H t D B                  0 1 2 2 2 2      t E c E   2 2 2 2 1 0 B B c t      电磁场的波动方程 电磁波的传播

电磁波的传播 Xidian University 二、真空中的波动方程 V×V×E=- V×B at 推证过程 两边同时取旋度 V×,H aD Ot V×i= 8t 因为 =一l6at V×i V×Vxi V×龙= aB at =V(.E)-v2E Ot V.B=0 =-72龙 62E V.E=0 v2E、 162E =0 同理可得 V2B、162B =0 西安电子科技大学

西安电子科技大学 0 0 1   c  二、真空中的波动方程 0 1 2 2 2 2      t E c E   两边同时取旋度 2 2 2 2 1 0 B B c t      0 0 0 2 2 0 0 B H H D t E t t t t E t                                      0 0 D H t B Ε t B Ε                         同理可得 推证过程   2 2 E E E E             因为 电磁波的传播

电磁波的传播 Xidian University 三、介质的色散 对均匀介质ε=ε(O),μ=(o)的现象 电磁波动在介质中 称为介质的色散。 一般频率成分不是 单一的，可能含有 若电磁波仅有一种频率成分 各种成分。 D(o)=:(0E(B(0)=H(@)H() 若电磁波具有各种频率成分，则： D(F,)≠E(F,)B(F,t)≠uH(F,t) 实际上具有各种成分的电磁波可以写为： E(行，)=∫E(o)eodo 西安电子科技大学

西安电子科技大学 三、介质的色散 若电磁波仅有一种频率成分 D E           B H           若电磁波具有各种频率成分，则： D r t E r t  , ,      B r t H r t  , ,      实际上具有各种成分的电磁波可以写为：  ,    i t E r t E e d       对均匀介质 ， 的现象 称为介质的色散。          ( ) 电磁波动在介质中 一般频率成分不是 单一的，可能含有 各种成分。 电磁波的传播