西安交通大学：《电磁场与电磁能》课程教学资源（PPT课件）第六章 平面电磁波的传播

第6章平面电磁波的传播 6.0序 6.1电磁波动方程及均匀平面波 6.2理想介质中的均匀平面波 6.3导电媒质中的均匀平面波 6.4平面波的极化 6.5平面波的反射与折射 6.6平面电磁波的正入射·驻波 E 振幅 H 2λ 0 一月一4 x

第 6 章 平面电磁波的传播

合KD第6章平面电磁波的传播电磁波：变化的电磁场脱离场源后在空间的传播。平面电磁波：等相位面为平面构成的电磁波。均匀平面电磁波：等相位面上E、H处处相等的电磁波。若电磁波沿x轴方向传播，则H-H(x,t),E=E(x,t)。Ay平面电磁波知识结构框图x图6.0.1x方向传播的一组均匀平面波

第 6 章 平面电磁波的传播 · 电磁波：变化的电磁场脱离场源后在空间的传播。 · 平面电磁波：等相位面为平面构成的电磁波。 · 均匀平面电磁波：等相位面上E、H 处处相等的电磁波。 若电磁波沿x 轴方向传播,则H=H(x,t),E=E(x,t)。 · 平面电磁波知识结构框图。 图6.0.1 x方向传播的一组均匀平面波

AKKD6.1电磁波动方程及均匀平面波6.1.1电磁波动方程讨论前提从电磁场基本方程组推脱离激励源；导电磁波动方程媒质,均匀,线性,各向同性。aEaH1)V×VxH=-V× (E+&2)V×△×E=V×LatataHaEVxE=-uVxH-E+8atataHo'HEOEVV.H)-V"H-7-LyVV.E)-VE---ueat?atat?at←V.B=0V.D=0aHaHOEa'EV?HE-HCLeuyear?at2atat若不考虑位移电流，就是MQS场中的扩散方程。6.1.2均匀平面波

6.1 电磁波动方程及均匀平面波 6.1.1 电磁波动方程 · 媒质  , , 均匀,线性,各向同性。 0 t t 2 2 2 =   −    − H H H   0 t t 2 2 2 =   −    − E E E   若不考虑位移电流，就是MQS场中的扩散方程。 2 2 t t ( )   −   →   − = − H H H H 2   B =0 2 2 2 t t ( )   −     − = − E E E E   D =0 从电磁场基本方程组推 导电磁波动方程 讨论前提： · 脱离激励源；  H = ) t (   + E E  t   = − H E  1）  E =  ) t (   − H  t   = + E H  E  2） 6.1.2 均匀平面波

AKKDaa=00均匀平面波条件E=E(x,t)H=H(x,t)即ayOzaEaH得由V×H=E+由 VxE=-μatat得EH,=0=0(1)(4)YE,+$atatOE,aH.aHaE.-yE(2)(5)=uaxataxataH,aEaE,aH.=YE+(3)(6)LaxataxataH由V.H=00→H与x无关，axE,=0由V·E=0→E与x无关ax结论（时变场），沿波传播方向上无场的分量，称为TEM波。E-H=0选择坐标轴，令E=0，则H,=0,从式（2）、（6）导出一维标量波动方程a'HO'H.aEEaHQE-uyeuyeaxatatax2atat

均匀平面波条件： 0 t H t H x H 2 z 2 z 2 z 2 =   −   −     0 t E t E x E 2 y 2 y 2 y 2 =   −   −     结论 · Ex=Hx=0 （时变场），沿波传播方向上无场的分量，称为TEM波。 0 t Hx =   t H x Ez y   =    t H x Ey z   = −    （4） （5） （6） E = E( x,t ), H = H( x,t ) 即 0 z 0 , y =   =   0 t E E x x =    +  t E E x H y y z   = − −     t E E x H z z y   = +     （1） （2） （3） 由 得 t   = + E H E  由 得 t   = − H E  由 0 H x ; x H 0 x x = → 与 无关    H = → 由 与 无关 0 E x x E 0 x x = →     E = → · 选择坐标轴，令Ez=0, 则 Hy=0,从式(2)、（6）导出一维标量波动方程

AKK6.2 理想介质中的均匀平面波6.2.1波动方程的解及其传播特性α'E、oE1E,"H,I H及方程eat??at?ax?at?Ox?-)+E(t+=), H.(x,t)=H(t-)+H:(t+E,(x,t)=Et(t-方程的解·（单一频率）电磁波的相速v=1//u，真空中v=C=3×10°m/s传播特性2波阻抗一入射（反射）电场与入射（反射）磁场的比值EEyHZ。（欧姆）VaH:H能量的传播方向与波的传播方向一致。e(E,P+(H=8(E,)=(H) "=e(E,+(HZ)=(E,=(H2)Q(H Pe,=vote, S=ExH =E,He,=-"(He,=-Vo'eSt-E*xH=E,Hte,=

6.2 理想介质中的均匀平面波 6.2.1 波动方程的解及其传播特性 方程的解 ) , v x ) E (t v x E ( x,t ) E (t y = y − + y + + − ) v x ) H (t v x H ( x,t ) H (t z = z − + z + + − · 波阻抗——入射（反射）电场与入射（反射）磁场的比值 · 能量的传播方向与波的传播方向一致。 2 Z 2 y 2 Z 2 y ( H ) ( E ) ( H ) 2 1 ( E ) 2 + 1 + + + +  =  +  =  =  2 Z 2 y 2 Z 2 y ( H ) ( E ) ( H ) 2 1 ( E ) 2 − 1 − − − −  =  +  =  =  x x 2 y z x z S E H E H e ( H ) e v e + + + + + + + =  = = =    x x 2 y z x z S E H E H e ( H ) e v e − − − − − − − =  = = − = −    传播特性 ·（单一频率）电磁波的相速 v = 1  ，真空中 8 v =C = 310 m/s   = = − = − − + + z y z y o H E H E Z ( 欧姆 ) 2 y 2 2 2 y 2 2 y 2 t E v 1 t E x E   =   =    2 z 2 2 2 z 2 t H v 1 x H   =   方程 及