[工學(xué)]電磁場與電磁波ppt-資料下載頁
2025-02-16 16:41本頁面
【正文】 地結(jié)構(gòu)微帶線的禁帶范圍內(nèi)，就可有效抑制天線的二次諧波 (或三次諧波 )的輻射 參考面 ZA Zin W L 28 人工負折射率介質(zhì) 人工負折射率介質(zhì)： 人工構(gòu)造一種周期結(jié)構(gòu)，如果在某一頻率范圍內(nèi)，其等效的介電常數(shù) ε和磁導(dǎo)率 μ同時為負，即 ε0和 μ0 。這種結(jié)構(gòu)稱為人工負折射率介質(zhì)。 29 電磁波在負折射率介質(zhì)中的傳播特點 坡印廷功率流 S的方向與相速 vp或 波矢 k的方向相反 ??E =–j??H ??H = j??E ε0和 μ0時， E、 H與 k三者之間在方向上 滿足右手螺旋關(guān)系。因此 ε0和 μ0的這類 普通介質(zhì)就稱為右手介質(zhì)。 ε0和 μ0時， E、 H、 k三者之間則滿足左手螺旋關(guān)系，故 ε0和 μ0的負折射率介質(zhì)也稱為左手介質(zhì)。 坡印廷功率流矢量 S定義為 不管是普通介質(zhì)還是負折射率介質(zhì)， E、 H、 S三者之間總是成右手螺旋關(guān)系。 j0( , ) et ??? krE r Ej0( , ) et ??? krH r H00????k E H00??? ? ?k H E??S E H30 電磁波在負折射率介質(zhì)中的傳播特點 逆斯耐爾效應(yīng)或負折射效應(yīng) ： 當入射波由普通介質(zhì)傾斜投到負折射率介質(zhì)， 折射波波矢與入射波矢在法線的同側(cè)。 交界面兩旁 kx必須連續(xù)。 由于在負折射率介質(zhì)中，坡印廷功率流方向 與波矢的方向相反，坡印廷功率流又只能取 離開波源方向，這樣折射波波矢只能取圖所 指示的方向。 由于負折射率介質(zhì)的負折射率特性， Veselago 指出一塊負折射率介質(zhì)平板將使點源發(fā)出的 波重新匯聚。 31 電磁波在負折射率介質(zhì)中的傳播特點 逆多普勒效應(yīng)： 在負折射率介質(zhì)中 ， 如設(shè) n=1， 波源向外輻射頻率為 ?， 當波源以 v的速度運 動 ， 則在負折射率介質(zhì)中檢測到的頻率 為 則當波源朝接收機方向運動時，檢測到的頻率為 說明在負折射率介質(zhì)中，當波源朝接收機方向運動時，接收機檢測到的頻率比波源振蕩頻率要小，與普通介質(zhì)中的現(xiàn)象剛好相反。 而在普通介質(zhì)中，如果波源運動速度 v比光速 c小得多，即 vc，當波源向著接收機運動時，接收機檢測到的頻率（視在頻率）高于波源發(fā)射的頻率，反之低于發(fā)射頻率。 ? ?22139。 1 vc??? ? ?? kv nc??kvcvc??? ?? 39。39。?32 電磁波在負折射率介質(zhì)中的傳播特點 逆契倫可夫輻射效應(yīng) ： 在負折射率介質(zhì)中，如果帶電粒子在介質(zhì)中以超過光在負折射率介質(zhì)中的速度運動，則粒子輻射的是后向光錐，如果帶電粒子在介質(zhì)中以超過光在普通介質(zhì)中的速度運動，則粒子將在其運動方向上輻射出角錐狀的前向光錐 。 33 周期金屬棒陣列的等效介電常數(shù)有可能為負 正負電荷均勻分布的等離子體， 受到電場擾動后，將形成均勻 分布的振蕩電偶極子陣列。 當工作頻率 ?低于等離子體固有 振蕩頻率時，等離子體的等效 介電常數(shù)可以為負。 振蕩的電偶極子相當于一段有 高頻電流通過的短導(dǎo)線。 如果外加擾動電場的方向與周期金屬棒的軸向一致，沿軸就有交變電流，它也相當于振蕩的電偶極子。 因此在外加電場的擾動下，周期排列的金屬棒陣列與等離子體中均勻分布的振蕩電偶極子陣列是等效的。 既然等離子體當 時，其等效介電常數(shù)為負，那么周期排列的金屬棒陣列其等效介電常數(shù)在某一頻率范圍為負，是可以預(yù)期的。 p???34 開路諧振環(huán)陣列的等效磁導(dǎo)率有可能為負 對于圖所示開路諧振環(huán)陣列，每個諧振環(huán)相當于一個磁偶極子，根據(jù)電與磁的對偶原理，既然金屬棒周期陣列可等效為電偶極子陣列，其有效介電常數(shù)當 時為負，而開路環(huán)諧振器陣列可等效為磁偶極子陣列，也就有一個對應(yīng)的磁等離子體頻率，在某一頻率范圍等效磁導(dǎo)率為負也是可以預(yù)期的。 p???35 人工負折射率介質(zhì) 如果將金屬棒周期陣列和開環(huán)諧振器周期陳列有機地組合到一起，適當?shù)卦O(shè)計使得在同一頻率范圍內(nèi)，金屬棒周期陳列的等效介電常數(shù)與開路環(huán)諧振器周期陣列等效磁導(dǎo)率同時為負，就得到在該頻率范圍的負折射率介質(zhì)。 36 第 31講復(fù)習(xí) 復(fù)習(xí)要點 – 周期結(jié)構(gòu)經(jīng)過一個周期后，場量只差一個常數(shù)因子 。 周期結(jié)構(gòu)的場可表示成周期函數(shù) P(x, y, z)與指數(shù)函數(shù) 乘積的形式。如果已知一個周期小單元中場量的解，其他周期小單元中的場也就唯一確定。周期結(jié)構(gòu)中場可以分解為基波及各次空諧波組合。周期結(jié)構(gòu)既可傳播慢波也可傳播快波，既可傳播前向波也可傳播后向波。利用敞開周期結(jié)構(gòu)的漏波輻射特性可制成漏波天線。 – 由于結(jié)構(gòu)的周期性，周期結(jié)構(gòu)對其中傳播的波交替呈現(xiàn)通帶和禁帶。周期層狀介質(zhì)、正弦變化的周期介質(zhì)、光纖光柵、基片集成波導(dǎo)以及接地缺陷微帶線等都利用周期結(jié)構(gòu)中傳播的波具有通帶與禁帶這一特點。 – 人工負折射率介質(zhì)是特定的人工周期結(jié)構(gòu)。在某一特定頻率范圍內(nèi)，電磁波在其中的傳播行為與負折射率介質(zhì)中的傳播行為相當，有重要的潛在應(yīng)用前景。 復(fù)習(xí)范圍 :第 9章 幫助理解的多媒體演示 :MMS22 0je xkd?0je xkx?
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1