無線電波傳播第五講介電常數(shù)的應(yīng)用介質(zhì)類型左手介質(zhì)射線理論-資料下載頁
2025-05-10 11:00本頁面
【正文】 量分析為主，因此目前最值得關(guān)注的一個(gè)主要問題是設(shè)計(jì)并制作出符合應(yīng)用條件的實(shí)際材料。 ? 左手材料還可用來制造高指向性的天線、聚焦微波波束、實(shí)現(xiàn)“完美透鏡”、用電磁波隱身等等。 ? 隨著納米技術(shù)的進(jìn)展，采用納米導(dǎo)線也有可能研制成光波波段的人工媒質(zhì)，以制造新穎的光子器件。左手材料以它獨(dú)特的性質(zhì)必會(huì)在新型器件中有巨大的應(yīng)用潛力。 射線理論 ? 幾何光學(xué)或射線理論 ? 波動(dòng)光學(xué)或物理光學(xué) 電波射線傳播的方式 ： 在無線電波傳播過程中，電波射線的傳播與幾何光學(xué)中光線的傳播相類似。 費(fèi)爾馬原理 : 在任一介質(zhì)中，光線沿光程為極值的路程傳播。 由光源 A射出的光線，經(jīng)平面鏡 MN反射后照到點(diǎn) B，求光走過的路線。 簡(jiǎn)單的情形： B A M N A39。 P39。 P 一般的情形 ： 當(dāng)光線從 T到 R走過的時(shí)間是 t，傳播速度是光速 c，光程為： RTL c t d s??? ?由費(fèi)爾馬定理， 0L? ?假定連接 TR的射線以參數(shù)方程給出， ( ) , ( ) , ( )x x u y y u z z u? ? ?2 2 2 1 / 2 2 2 2[ ( ) ( ) ( ) ] ( ) ( ) ( )dx dy dzds du x y z dudu du du? ? ? ? ? ?于是 2 2 2( , , ) ( ) ( ) ( )RRTTL x y z x y z d u d u??? ? ? ???利用分部積分和變分原理 (在射線公共的端點(diǎn)處變分為零 )： ,dx dy dzx y zdu du du? ? ?那么 其中 得到介質(zhì)中電波射線滿足的微分方程： ? ?? ???????????????RTRTRT])[(])()[(x , y , ziiix , y , ziiiiduxxdudxduxxxxduL?????????????000??????????????????zzdudyydudxxdud?????????..[ ( ) ] 0ix y z idxdds ds x?? ?????如果選取的參數(shù) u是弧長(zhǎng) s，那么，弧長(zhǎng)表示的射線微分方程為： ［例］為什么電波在均勻各向同性介質(zhì)中以直線傳播？ 0???ix? 022?ds xd i iii bsax ??s i n?? ? 常 數(shù)由射線微分方程還可得到射線理論中的 斯涅爾定律 射線理論是描述電波傳播的一種方法。 射線理論中， Maxwell方程同介質(zhì)參數(shù)一起求解，得到折射率、偏振、場(chǎng)強(qiáng)之間的關(guān)系，并用于計(jì)算傳播特性。只要介質(zhì)特性是慢變的，介質(zhì)中波包的傳播路徑可以由折射特性確定。 當(dāng)一個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)折射率有明顯變化時(shí)，射線理論不再適用，求解 Maxwell方程時(shí)需要加入邊界條件對(duì)每一點(diǎn)定點(diǎn)求解，即需要用 全波解理論 。全波理論能給出任意介質(zhì)中電磁波場(chǎng)的精細(xì)結(jié)構(gòu)。
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