均匀平面波的磁场强度与电场强度之间的关系又可用失量形式表示为EHe.xEK7或E, = ZH, xe.H对于传播方向而言,电场及磁场仅具有横向分量,因此称为横电磁波,或称为TEM波。以后我们将会遇到在传播方向上具有电场或磁场分量T--Transverse的非TEM波。均匀平面波是TEM波,只有非均匀平面波才可形成非TEM波,但是TEM波也可以是非均匀平面波
均匀平面波的磁场强度与电场强度之间的关系 又可用矢量形式表示为 y z x Z H = e E 1 x Z y z 或 E = H e Ex Hy z 对于传播方向而言,电场及磁场仅具有横向 分量,因此称为横电磁波,或称为TEM波。以后 我们将会遇到在传播方向上具有电场或磁场分量 的非TEM波。 均匀平面波是TEM波,只有非均匀平面波才可形 成非TEM波,但是TEM波也可以是非均匀平面波。 T-Transverse
复能流密度失量SErOZH2S.=E.×H*=eyoZ复能流密度失量为实数虚部为零。这就表明电磁波能量仅向正z方向单向流动。若沿能流方向取出一个圆柱体,如图示设圆柱体中能量密度为Wav,能流密度的平均值为SavSA则柱中总储能为(wavAl),单位时间内穿过端面A的总能量为(Sav A)
复能流密度矢量 Sc 2 0 2 * 0 c z y x x y z ZH Z E S = E H = e = e 复能流密度矢量为实数,虚部为零。这就表明, 电磁波能量仅向正 z 方向单向流动。 若沿能流方向取出一个圆柱体,如图示。 l S A 设圆柱体中能量密度为 wav,能流密度的平均值为Sav, 则柱中总储能为(wav Al),单位 时间内穿过端面 A 的总能量为 (Sav A)
若圆柱体中全部储能在时间内全部穿过端面A,则SASay At = waylAWavlAVA=S.Wal式中比值代表单位时间内的能量位移,因此该1比值称为能量速度,或简称能速,以。表示。S.av求得12Way又知Wax=2w代入上式得S-avZ1V=Veu在理想介质中,平面波的能量速度等于相位速度
l S A 式中比值 代表单位时间内的能量位移,因此该 比值称为能量速度,或简称能速,以 ve 表示。 t l 若圆柱体中全部储能在 t 时间内全部穿过端面 A ,则 SavAt = wavlA t l w A t w lA S A av av av = = av av e w S 求得 v = 又知 , ,代入上式得 Z E S x 2 0 av = 2 av eav 0 2 w w Ex = = e p 1 v = = v 在理想介质中,平面波的能量速度等于相位速度
均匀平面波的波面是无限大的平面,波面上各点的场强振幅又均匀分布,因而波面上各点的能流密度相因此,同,可见这种均匀平面波具有无限大的能量。国实际中不可能存在这种均匀平面波当观察者离开波源很远时,因波面很大,若观察者仅限于局部区域,则可以近似作为均匀平面波利用空间傅里叶变换,可将非平面波展开为很多平面波之和
均匀平面波的波面是无限大的平面,波面上各点的 场强振幅又均匀分布,因而波面上各点的能流密度相 同,可见这种均匀平面波具有无限大的能量。因此, 实际中不可能存在这种均匀平面波。 当观察者离开波源很远时,因波面很大,若观察者 仅限于局部区域,则可以近似作为均匀平面波。 利用空间傅里叶变换,可将非平面波展开为很多 平面波之和
例i已知均匀平面波电场强度的瞬时值为E(z, t) =e,20/2 cos(6元×10°t-2元 2) V/m试求:?!频率及波长;②电场强度及磁场强度的复矢量;③复能流密度失量:④相速及能速6元×1082元2元0解①÷ 3×10° Hz1=:1mtk2元2元2元1e-j2 A/mE(=) = e,20e;j2π V/mH()=a2e.XF76元103W/m?S.=ExH*:=e-3元0: 3×10° m/sVpVeVkK
例 已知均匀平面波电场强度的瞬时值为 8 E( , ) e cos( ) z t t z 20 2 6 = − x π 10 2π V/m 试求:① 频率及波长;② 电场强度及磁场强度的 复矢量;③ 复能流密度矢量;④ 相速及能速。 解 ( ) 20e V/m j2πz x z − ② E = e ; e A/m 6π 1 1 ( ) j2π 0 z z y Z z − H = e E = e * 2 c W/m 3π 10 z ③ S = E H = e 3 10 m/s 8 p = e = = k v v ④ 3 10 Hz 2π 6π 10 2π 8 8 = = = f 1m 2π 2π 2π = = = k ① ;