电磁场理论反射和透射74页PPT

电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互“激发”，所以不需要介质，可以在真空中传播。
电磁波形成示意图：
激
非均匀变 发 变
化的磁场
化 电
场
激
发
若是均匀变化
稳定磁场
若非均匀变化
变化磁场
激 发
不再激发 稳定电场
若是均匀变化
激 发
若非均匀变化
二、电磁波
2.电磁波的特点
（1）电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波在与二者均垂直的方向传播，所以电磁波是横波。
观察到了电磁波的反射、 折射、干涉、偏振和衍射 等现象。
测得电磁波在真空中的速 度等于光速c，证明了电磁 波与光的统一性。
1．下列说法正确的是（ AC） A．恒定电流能够在周围空间产生稳定的磁场 B．稳定电场能够在周围空间产生稳定的磁场 C．均匀变化的电场能够在周围空间产生稳定的磁场 D．均匀变化的电场和磁场相互激发，形成由近及远的电磁波
周期性变化的磁场产生同频 率周期性变化的电场
2.变化的电场产生磁场
均匀变化的电场产生稳定的磁场 非均匀变化的电场产生变化的磁场
周期性变化的电场产生同频 率周期性变化的磁场
变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场。
二、电磁波
1.电磁波的产生
变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁波， 那么，这些电磁波是怎样产生的？
一、电磁场
1.变化的磁场产生电场
（即使在变化的磁场中没有闭合电路， 也同样要在空间产生电场。）
2.变化的电场产生磁场
变化的磁场产生电场
变化的电场产生磁场
一、电磁场
1.变化的磁场产生电场
均匀变化的磁场产生稳定的电场 非均匀变化的磁场产生变化的电场

7.3.1波对理想导体表面的斜入射 一、平行极化波的斜入射 入射角θ的平行极化波在 理想导体表面将被全反射， 反射波角为θ′，入射波与 反射波传播方向上的单位 矢量及波矢量满足：
ak ax sin az cos
' ak ax sin az cos '
7.2.2 对理想介质平面的垂直入射 设x极化的均匀平面波从第一种介质垂直入射到分 界面上，波将在分界面上发生反射和透射。 k1 az k1 az 11 az 1 入射波的波矢量为 ：
反射波的波矢量为 ： k1 az 11 az 1
x
x
m
j (t z )
E e
m
j (t z )
0
Em
e j (t z )
0
Em
e j (t z )
在 z 0处，利用电场强度切向分量连续的边界条件 可得 Ex Em Em 0 或 Em Em 于是，在 z 0的自由空间中的反射波为
所以，入射波电磁场分量 为（忽略时间因子）：
jk r jka k r E Em e Em e
1 a y jk r 1 jk r H ak E ak Em e Em e
j (t kr ) E Em e

这便是向任意方向传播的波的一般复矢量表达 式。在理想介质中，波矢量为 k ak k ak 为一实矢量，因此，k 。沿 ak 方向传播 的均匀平面波的等相面的移动情况如图7.1.2所 示。
图7.1.2 沿Z方向传播的均匀平面波
j (t z )

4
第1章 电磁场理论

1.2 电磁场边界条件

Maxwell 方程积分形式



S
D dS dV
V


S
dS 0
H dL ( J
S
L
E dL
t

S
B dS
L
D ) dS t
两种介质分界面附近场量的关系
n ( E1 E2 ) 0
3
E10 cos E20 cos E30 cos
K1 K 2 n1 K 0
K 3 n2 K 0
E0 / H0 /
rTM
反射系数及反射率 E20 n2 cos n1 cos tan ( ) E10 n2 cos n1 cos tan ( )

单色电磁波的基本方程
E i E t H i H t
对于单色电磁波
各向同性光学介质中，Maxwell 方程简化如下
E i H
H i E
D 0
B 0
7
第1章 电磁场理论

1.3 单色平面电磁波

单色平面电磁波的基本形式和特征
E(r , t ) E0eit iK r H (r , t ) H0eit iK r
1.2 电磁场边界条件 1.3 单色平面电磁波 1.4 坡印亭矢量和传输功率 1.5 亥姆霍兹方程
1.6 平面电磁波的反射和折射
1.7 光的全反射与倏逝波
1.8 全反射相移与古斯-汉森位移
2
第1章 电磁场理论

1.1 麦克斯韦方程

6-12
《电磁场与电磁波理论》
第6章均匀平面波的传播
1. 沿 轴方向传播的均匀平面波的电磁场
♥ 直接求解横向场的亥姆霍兹方程得到横向场分量的通解◘——待定的复常数◘
——代表向 方向传播的波
◘
——代表向 方向传播的波
6-13
《电磁场与电磁波理论》
第6章均匀平面波的传播
1. 沿 轴方向传播的均匀平面波的电磁场
◘ 电场的极化就是磁场的极化；
◘ 不同的位置处，极化的形式完全相同，只是变化的起始点 不同。
6-29
《电磁场与电磁波理论》
一般情况的椭圆极化波
第6章均匀平面波的传播
平面解析几何中的直线、圆和椭圆 均匀平面波电磁场的极化 椭圆极化的均匀平面波
6-30
《电磁场与电磁波理论》
第6章均匀平面波的传播
第6章均匀平面波的传播
均匀平面波的五个传播参数
（4） 相速 ——等相位面的传播速度，即
（5） 波阻抗
（6.1.47） ——横向电场与横向磁场之比，即
（6.1.33）
真空中
（6.1.34）
6-20
《电磁场与电磁波理论》
第6章均匀平面波的传播
均匀平面波的三个传播特性
（1）均匀平面波是横电磁波（TEM波）——没有传播方向的 分量，只有垂直于传播方向的分量，即
平面解析几何中的直线、圆和椭圆
◘ 过原点的直线的方程
◘ 圆心在原点的圆方程
◘ 圆心在原点主轴与 轴夹角为 的椭圆方程
其中
，而
6-31
《电磁场与电磁波理论》
第6章均匀平面波的传播
均匀平面波的电磁场的极化
——椭圆的参数方程
♥ 均匀平面波的电场的两个分量根据幅度和相位的不同将会 分别满足直线、圆或椭圆方程的。这样一来，电场的顶点 随着时间画出的轨迹必然形成直线、圆、椭圆，其对应的 均匀平面波就分别称为线极化波、圆极化波、椭圆极化波。