[理學(xué)]第5章時變電磁場和平面電磁波3--1a-wenkub
2023-03-08 12:46:34 本頁面
【正文】 波： 167。 2 π2 π??f T?電場強度復(fù)矢量的齊次波動方程： ，022 ??? EE k ????k3. 波動方程的解 0? 22 ???? xxx EkEEx ，上式化為取 E第五章 時變電磁場和平面電磁波 022 ??? xx EkExE 只沿 z向變化，而與 x， y無關(guān)： 222222222zzyx ???????????? ＝齊次波動方程簡化為 0dd 222?? xx EkzEj k zj k zx eCeCE 21 ?? ?它的解為： 對應(yīng)的瞬時值為： ? ? )c o s ()c o s (Re)(21 kztCkztCeEtE tjxx ???? ???＝167。 可見： EZ 與時間 t 無關(guān)，說明電場中沒有 EZ分量 。 第五章 時變電磁場和平面電磁波 167。 一般說來，大多數(shù)源輻射的電磁波為球面波。 ： 等相位面是平面的電磁波稱為平面電磁波 。 ” 號； 即 ： 復(fù)振幅 仍寫為 ， 復(fù) 矢量 仍寫為 。第五章 時變電磁場和平面電磁波 平面電磁波在不同媒質(zhì)中傳播特性的分析 。 xE? xEE? E第五章 時變電磁場和平面電磁波 ： 在某一時刻 ， 空間具有相同相位的點構(gòu)成的面稱為等相位面 。 ?平面電磁波的概念 第五章 時變電磁場和平面電磁波 “平面波 ” 是一個理想化的簡化模型。 第五章 時變電磁場和平面電磁波 E H z 波傳播方向 均勻平面波 波陣面 x y o 均勻平面波是電磁波的一種理想 情況 ， 其分析方法簡單 ， 但又表 征了電磁波的重要特性 。 理想介質(zhì)中的平面波 Plane Waves in Lossless Media ? 線性均勻各向同性無耗的介質(zhì)稱為 理想介質(zhì) ； ? 自由空間可近似視為理想介質(zhì)； ? 本節(jié)討論：均勻平面波在充滿理想介質(zhì)的無界空間中的傳播規(guī)律 ； 第五章 時變電磁場和平面電磁波 一、理想介質(zhì)中平面波的波動方程及其解 從麥克斯韋方程出發(fā)： cv0?? ? ? ???? ? ? ??? ? ?? ? ?DHJtBEtDB?在自由空間： HBED ?? ??????00?????????????????HEtHEtEH????????cv0 , 0??J ?對第一方程兩邊取旋度， )( EtH ?? ????????? ?根據(jù)矢量運算： 2()H H H? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2 ()HHtt????? ? ? ???則： 222tHH???? ?? ??—— 磁場的波動方程 由此得： 得 ： 第五章 時變電磁場和平面電磁波 x y z O 對均勻平面波而言，選直角坐標(biāo)系，假設(shè)電磁波沿 z 方向傳播，等相位面平面平行于 xOy平面。 0?zE? ? ?() yx zx y zEE EE a a at t t t?? ?? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ?? ?00x y zy xxyx y za a aH HH a az z zH H H? ??? ? ? ? ? ?? ? ?電場強度可表示為： ? ?x x y yE a E a E??第五章 時變電磁場和平面電磁波 結(jié)論： 對傳播方向而言 ， 電場和磁場只有橫向分量 ， 沒有縱向分量 ， 這種電磁波稱為橫電磁波 ， 簡寫為 TEM 波 。 理想介質(zhì)中的平面波 相位 ： 是時間相位， kz為空間相位 t?第五章 時變電磁場和平面電磁波 第一項，令 ，這個波波形圖： 01 EC ?圖 － 1 電磁波的瞬時波形 kzt?? 10 tt ?10 zz ? 10 zz EE ?當(dāng) t增加時 ， 只要 =const， 其值是相同的 。 理想介質(zhì)中的平面波 解的第二項 的相位隨著 z的增加而逐漸引前，代表向z方向行波。 故： jkze?表示向 +z方向傳播的均勻平面波； jkze同理可知： 表示向 z方向傳播的均勻平面波； 亥姆霍茲方程通解的物理意義： 表示沿 z向 (+z,z)方向傳播的均勻平面波的合成波 。 第五章 時變電磁場和平面電磁波 可知：均勻平面電磁波中電場幅度和磁場幅度之比為一定值 。 022 ????? ?????fcfvvk pp介質(zhì)中的波長 8790011 3 1 0 ( m /s)14 π 1 0 1 036 πvc?? ??? ? ? ? ?? ? ?討論： 電磁波傳播的 相位速度僅與媒質(zhì)特性相關(guān) 。 ?E H從這組方程，可以得出以下一些結(jié)論： E H某一時刻 和 沿 z 軸的變化 E H( 和 相互垂直，同相 ) E E HH1）方向： 電場 和磁場 相互垂直，且 和 均與傳播方向相互垂直， 都無縱向分量，是橫波，稱為 橫電磁波 (TEM波 )。 理想介質(zhì)中的平面波 av20 SE21z? ???S第五章 時變電磁場和平面電磁波 )(c o s21)(21)( 2202 kztEtEtw e ??? ???瞬時磁能密度： )(c o s21)(21)( 2202 kztHtHtw m ??? ???∵ ,//00 ??EH ?
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1