电磁波的反射与折射

第３６卷第１期　２０１４年２月　电气电子教学学报　Ｊ０ＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＥＥＥ　Ｖｏｌ＿３６　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．２０１４　

电磁波反射折射中能量守恒关系的分析　

张建华，黄冶　

（电子工程学院，安徽合肥２３００３７）　

摘要：垂直入射电磁波的能量守恒关系直接应用于斜入射时将会导致错误。本文以垂直入射中的能量守恒关系为基础，采用三种不同的物理　机理，分析了电磁波斜入射情况下的能量守恒问题，推导了对应的能量守恒关系式，从传播面积的角度诠释了全折射时的能量守恒。这些分析　有助于深入理解和正确应用电磁波反射折射中的能量守恒定律。　关键词：能量守恒；反射；斜入射　中图分类号：Ｇ６４２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８－０６８６（２０１４）０１－００３１－０４　

Ｅｎｅｒｇｙ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｗａｖｅｓ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ　

ＺＨＡＮＧ　Ｊｉａｎ－ｈｕａ，ＨＵＡＮＧ　Ｙｅ　（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｈｅｆｅｉ　２３００３７，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒ０ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｗａｖｅ　ｎｏｒｍａｌ　ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ　ｉｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ｔｏ　ｏｂｌｉｑｕｅ　ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ　ｗｉｌｌ　ｌｅａｄ　ｔｏ　ｗｒｏｎｇ　ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖｅｒｔｉｃａｌ　

ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ，ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｏｂｌｉｑｕｅ　ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｒｅｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｍｅｃｈａ－　

浅

层

折

射

波

和

反

射

波

的

原

理

及

其

应

用

实

例

资源与环境工程

09工程地质勘查

200920425175

张准南

浅层折射波和反射波的原理及其应用实例

摘要：折射波和反射波是近十多年来随着电子技术的发展及微机数字处理系统的开发和普及才得以迅速发展。

关键词：浅层折射波 反射波 实例应用 检测

浅层折射波法是一种使用相对较早且较成熟的方法；可用来探测覆盖层厚度、基岩面起伏、断层及古河道；弱点：分辨率较低、测线较长；浅层反射波法具有相对较高的分辨率，可以采用较小的炮检距进行观测，因而可以采用较短的勘探测线；对资料的数字处理技术要求较高。

一，数据采集系统

数据采集所用仪器

1.1地震仪：是将埋置于介质表面的检波器所接收到的地震波信号进行放大、显示并记录下来的专门仪器，一般皆具有滤波、放大、模数转换及数字记录和微机处理等功能。目前地震仪的要求主要有以下几点：（1）可选择、可扩展的仪器道数和激发方式；（2）较宽的通频带以及灵活多样的滤波方式；（3）前置放大倍数可选；（4）范围较广的采样率；（5）灵活多样的存储、记录和显示方式；（6）带微机或微处理器及实时处理系统；（7）具有一机多用的性能

1.2用来释放地震能量的装置

（1）雷管和炸药震源

一般工程地震勘探常用的震源为圆柱状成型TNT或铵梯炸药震源，它具有能量强、所激发的地震波具有良好的脉冲性等优点。激发时，由瞬发电雷管引爆，延迟时间最多仅2ms，以雷管线断开作为起爆即时信号。一般可在浅坑、浅井或水中激发。

2）锤击震源

该震源是目前工程地震勘探常用的一种简便激发方式，它特别适合于在建筑物比较密集的地区开展工作。它主要用于浅层反射和折射波法以及瞬态瑞雷波法勘探和桩基检测等领域。震源设备主要为几磅至几十磅重的重锤。该震源的主要特点是能方便地进行垂直叠加，且信号的重复性较好，但其能量有限，勘探深

电磁波的反射和折射

电磁波是由电场和磁场相互作用所形成的一种能量传播方式。当电磁波传播到不同介质中时，会发生反射和折射的现象。本文将详细介绍电磁波的反射和折射原理以及相关应用。

一、电磁波的反射

反射是指当电磁波射到一个介质界面上时，部分能量被界面弹回原介质。反射的现象是由于电磁波射入介质时，遇到不同密度介质的边界，造成波速、传播方向和波长的改变。

1. 反射定律

根据反射定律，入射角和反射角相等，入射波、反射波和法线在同一平面上。

2. 波长和相位变化

在反射过程中，波长和相位不发生变化，只有振幅以及入射角和反射角的幅值会有所改变。

3. 波的退相干

反射会导致波的退相干，即波的相位不再保持一致。这是因为反射时，来自不同点的波通过不同距离进行反射，导致相位差的出现。

二、电磁波的折射 折射是指当电磁波从一个介质传播到另一个介质时，因为两种介质的光密度不同，波速发生改变，导致传播方向改变的现象。

1. 斯涅尔定律

根据斯涅尔定律，折射光和法线在同一平面内，入射角i和折射角r之间满足的关系是：n1sin(i) = n2sin(r)，其中n1和n2分别表示两个介质的折射率。

2. 泊松反射

泊松反射是一种特殊的折射现象，只发生在介质光密度不断变化的曲面上，如球体、柱体等形状。在泊松反射时，入射光发生多次折射，最后返回原介质。

3. 全反射

当光从光密度较大的介质传入光密度较小的介质时，如果入射角大于临界角，发生全反射现象，即光不折射进入下一个介质。

三、反射和折射的应用

反射和折射是电磁波在实际生活中广泛应用的现象，以下是一些常见的应用：

1. 镜子和光学仪器

镜子是反射的应用，根据反射的原理，镜子能够将光线反射使其改变传播方向，用于整理光线或观察物体。光学仪器如望远镜、显微镜等也是基于反射和折射原理来实现光学成像。 2. 光纤通信

光纤通信利用抑制反射和折射现象，将光信号在光纤中进行传输。在光纤中，光信号通过反射和折射一直传播，减少了能量损失和干扰。

２０１０年７月　第３３卷第４期　四川师范大学学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ）　Ｊｕｌｙ，２０１０　Ｖ０１．３３．Ｎｏ．４　

电磁波在双轴左手介质中的异常反射和折射　

张慧玲　，　熊天信　

（１．四川师范大学物理与电子２１２程学院，四川成都６１００６６；２．太原大学教育学院物理系，山西太原０３０００１）　

摘要：讨论了电磁波在双轴左手介质中的传播和电磁波在普通介质与双轴左手介质界面上的反射和折射．　

当ｓ　＜０，／ｘ。　＞０柏３＞Ｏ（　＜Ｏ，８１。＞０，８３３＞０）时，电极化波（磁极化波）在双轴左手介质中不能传播，而在　

其它情况，电磁波的入射角只有在满足一定条件时才能传播．当电磁波从普通介质入射到双轴左手介质的分界面　

上时，满足　８２７１￣３，＞ｋ￣ｓｉｎ２　ｐ（０）２８３３／．／￣＞ｋ２ｓｉｎ２　０）时，电极化波（磁极化波）将发生折射，论文还讨论了在两界面　

上电磁波发生全反射的条件，这些结果与普通介质与各向同性左手介质界面上的反射不同．　

关键词：双轴左手介质；各向异性；异常反射和折射　

中图分类号：Ｏ４４　文献标志码：Ａ　文章编号：１００１—８３９５（２０１０）０４—０５ｏ５一ｏ４　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—８３９５．２０１０．０４．０２１　

１９６８年前苏联物理学家Ｖ．Ｇ．Ｖｅｓｅｌａｇｏ＿】　曾　

对介电常数和磁导率同时为负的介质做过研究，首　

次指出理论上存在这种介质的可能性．当　与　同　

时为负数时，电场、磁场和波矢量之间构成左手关　

系，他称这种介质为左手介质．左手介质往往表现　

出一些奇异的电磁特性．虽然Ｖ．Ｇ．Ｖｅｓｅｌａｇｏ的研　

究在当时引起了一系列的轰动，但由于在自然界中　

没有发现　与　同时为负的物质，所以，人们对这种　

材料的研究兴趣很快就沉寂下来．后来，文献［２—　

５］通过开口谐振环（ＳＲＲ）和金属细线组成的周期