1298056827240625006—平面电磁波

平面电磁波知识点电磁波是一种在空间中传播的波动现象，它由电场和磁场相互作用而产生。

平面电磁波作为电磁波的一种形式，具有特定的特性和应用。

本文将介绍平面电磁波的基本知识点，包括定义、特性、产生和传播、应用等内容。

一、平面电磁波的定义平面电磁波是指电场和磁场在空间中沿着一定方向传播的电磁波。

它的波动方向垂直于电场和磁场的传播方向，且电场和磁场的变化情况具有一定的关系。

平面电磁波包含了无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等多个频段。

二、平面电磁波的特性1. 频率和波长：平面电磁波的频率和波长间存在确定的关系，即波长等于光速除以频率。

波长越短，频率越高，能量越大。

不同频段的电磁波对应着不同的波长和频率范围。

2. 周期和振幅：平面电磁波的周期指一个完整波形所经历的时间，振幅指波峰或波谷与波中心的距离。

波形的周期和振幅决定了平面电磁波的能量和强度。

3. 速度：平面电磁波在真空中的传播速度是一个恒定值，即真空中的光速。

它的数值约为299,792,458米每秒，通常记作c。

不同介质中的传播速度与光速有关，由该介质的折射率决定。

4. 方向性：平面电磁波的传播方向是垂直于电场和磁场方向的。

电场和磁场的方向彼此垂直，并且与传播方向形成右手定则。

三、平面电磁波的产生和传播1. 产生：平面电磁波可以通过加速带电粒子、振动电荷或电流等方式产生。

当带电粒子或电流经过加速、振动时，会产生电场和磁场的变化，从而产生平面电磁波。

2. 传播：平面电磁波的传播遵循麦克斯韦方程组。

根据这些方程，平面电磁波在真空中以光速传播，不受介质的影响。

当平面电磁波遇到介质时，会发生折射、反射或透射等现象，具体情况取决于介质的性质。

四、平面电磁波的应用1. 通信：平面电磁波广泛应用于无线通信领域。

不同频段的电磁波用于无线电、电视、手机、卫星通信等通信系统，实现声音、图像和数据的传输。

2. 医学：平面电磁波在医学诊断、治疗和影像技术中起到重要作用。

第六章 平面电磁波主要内容平面电磁波的基本特性 9学时1. 理想介质中的均匀平面波 2. 损耗媒质中的均匀平面波 3. 均匀平面波的极化 4. 均匀平面波对平面边界的垂直入射 5. 均匀平面波对平面边界的斜入射 6. 各向异性媒质中的均匀平面波1-1206.1 理想介质中的均匀平面波理想介质是指电导率 σ = 0 ，ε 、 μ 为实常 数的媒质，σ → ∞ 的媒质称为理想导体。

σ 介于两者之间的媒质称为有损耗媒质或导电媒质。

平面波是指波前面，即等相位面或者波前阵是平面的波。

均匀平面波是指波前面上场量振 幅处处相等的波。

本节介绍最简单的情况，即介绍无源、均 匀（homogeneous）（媒质参数与位置无关）、 线性（linear）（媒质参数与场强大小无关）、 各向同性（isotropic）（媒质参数与场强方向无 关）的无限大理想介质中的时谐平面波。

4-120对应的磁场为∇ × E = −μ ∂H其通解为∂t∂Ex = −μ ∂H y∂z∂tHy=β ωμ⎡⎣ Ex+cos(ωt−βz)−E− xcos(ωt+βz)⎤⎦=H+ ycos(ωt−βz)+H− ycos(ωt+βz)则Ex=E+ xcos(ωt−βz)+Ex−cos(ωt+βz)Hy=H+ ycos(ωt−βz)+H− ycos(ωt+βz)注意到 E 和 H 的相位相同！定义：波阻抗 η7-120=E+ xH+ y=−E− xH− y=μ = 120π εμr εr平面电磁波z 电磁波：变化的电磁场脱离场源后在空间的传播z 平面电磁波：等相位面为平面构成的电磁波 z 均匀平面电磁波：等相位面上E、H 处处相等的电磁波 z 若电磁波沿 x 轴方向传播，则H=H(x,t)，E=E(x,t) z 平面电磁波知识结构框图2-120x方向传播的一组均匀平面波6.1.1 波动方程的解假设电磁场沿着 Z 轴方向传播，且电场仅有指向 X 轴 的方向分量，则磁场必只有 Y 方向的分量，即：E = exEx (z,t) H = ey H y ( z, t)波动方程∇2E − με∂E 2 ∂t 2=0∇2Ex− με∂Ex2 ∂t 2=0则5-120∂2Ex ∂z 2−1 v2∂E2 x∂t 2=01其中： v = μ ε考察电场的一个分量 ，瞬时值表达式为：Ex (z,t) = Ex+ cos(ωt − β z +ϕx ) 其中 ωt 为时间相位 ， β z 为空间相位 ，ϕ x 是初始相位。