第四章 电磁波的传播

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第四章 电磁波的传播. Electromagnetic Wave Propagation. Maxwell ’ s equations 的另一个重要成果,就是它揭示了在非稳恒情况下,电磁场变化具有波动性质。变化着的电场和磁场互相激发,形成在空间中传播的电磁波。电磁波已在广播通讯、光学和其他科学技术中得到广泛应用。 本章只介绍关于电磁波传播的最基本的理论。也就是说,只研讨电磁场在电介质、导体以及在边界上的传播特性。. 本章主要内容. 平面电磁波 单色平面电磁波在介质界面上的反射和折射 有导体存在时电磁波的传播 电磁波在波导中的传播. §4.1 平面电磁波. - PowerPoint PPT Presentation

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  • Electromagnetic Wave Propagation

  • Maxwells equations

  • Plane Electromagnetic Wave4.1

  • 1 Maxwells equations

  • Maxwells equations

  • 0a) 68

  • 86

  • XCCb)

  • Fourier2 (9)(10)

  • (11)Maxwells equations a) Maxwells equationscost

  • Maxwells equations b) Helmholtz)

  • 0Helmholtz(16)(17)Helmholtz

  • Maxwells equations

  • Maxwells equationsHelmholtz3

  • l f

  • x>>l A A BC

  • A

  • 2

    Helmholtz

  • b) 2

  • c)

  • d)

  • a) 4

  • b)

  • 0

  • :

  • 4.2 Reflection and Refraction of Monochromatic Plane Electromagnetic Wave at Interface of Medium

  • Maxwell

  • 2: 1:

  • 1 Law of Reflection and Refraction ( i.e. Phase Relation)

  • Maxwells equations

  • a) Faraday)

  • L1=L2=LS1=S2=S

  • b)

  • x-y z = 0

  • Fourier

  • z=0 z=0 z=0

  • xyt

  • = c) b) a)

  • n2121 d)

  • 2 Fresnels Formulai.e. Amplitude Relation

  • a)

  • y12

  • b)

  • , y z=0

  • 4000 8000

  • 1

  • + -

  • +-

  • 2 3

  • Brewsters angle 4

  • >1

  • 5 T R

  • (Total Reflection Critical Angle)

    3 Total Reflection) 1 >

  • z x 22

  • 2

  • ()

  • 2 Sz x

  • 4.3 Electromagnetic Wave Propagation in Conduction Medium

  • Gauss 1

  • 00 t=0

  • ~10-17
  • Maxwell equs = 02

  • (a) :

  • (b):

  • (c)

  • =0

  • Z

  • 3

  • a) , R Joule, ,

  • ,Jouleb)

  • c)

    19894 ( )

  • d)

  • e)

  • 4 f )

    HI EV

  • R

  • 5

  • :

  • 4.4 Electromagnetic Wave Propagation in Wave Guide

  • TEM TEM

  • (wave guide)TEM 1

  • abxyz abz :

  • 0

  • , (

  • z

  • u ( x , y )

  • X(x) Y(y)

  • ABCD z

  • a) y = 0Ex= 0

  • b) y=bEx= 0 . D = 0

  • c) x = 0

  • d) x=a

  • f ) y=0 e) x=0

  • g) x=a, y=b 5

  • , :,2TEWTMW ExEyEzHxHyHz m , n)Ez=0

  • TEW TEW TMWTEWTMWm,nTEmnTMmn

  • TMW3 a) TEMW

  • b)

  • c) mnmnm,nTMTMmnTETEmna,bTEmnTMmnm,n

  • z zTEmnTMmn (Critical state) (Cut-off frequency)

  • (Cut-off wavelength)

  • d) TEmnm=1,2,3,n=0,1,2,m=0,1,2,n=1,2,3,TMmnm=1,2,3,n=1,2,3,TE10TE01TM11

  • TE10 a>b e)

  • u

  • uuga,bm,n uCugC

  • 3 Resonant cavity

  • xyz u ( x , yz )

    1.02MeV,