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第5章-均勻平面電磁波的反射與透射-在線瀏覽

2024-11-10 16:13本頁(yè)面
  

【正文】 triEEE??? ( 5 9b ) 求解式( 5 9 )可得分界面上的反射系數(shù) ? 和 透射系數(shù) T( 分界面上透射波電場(chǎng)強(qiáng)度與入射波電場(chǎng)強(qiáng)度之比 ) : 121200?????????irEE ( 5 10a ) 122002??????itEET ( 5 10b ) 由上式可知,分界面上透射系數(shù) T 和 反射系數(shù) ? 都是無(wú)量綱的量, 反射系數(shù) ? 既可以為正數(shù),也可以為負(fù)數(shù)。 反射系數(shù)和透射系數(shù)的關(guān)系為 : T???1 ( 5 10c ) 一 、 區(qū)域 I ( z 0 )中任意點(diǎn)的合成電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度可表示為: 11 0 1( 2 sin )E E E e?? ? ? ? ?jk zi r x iE T e j k z ( 5 1 1a ) 11 0 111[ 1 2 c o s ]H H H e??? ? ? ? ? ? ?j k zi r y iE e k z( ) ( 5 1 1b ) 從 上 式中第一項(xiàng)是沿著 z 方向傳播的行波,第二項(xiàng)是駐波。 可知 電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度在離分界面的某些固定位置處的最小值不再是零,但仍然有最大值和最小值存在。括號(hào)中的 正負(fù)上、下標(biāo)分別對(duì)應(yīng)于0??(21?? ?) 和0??(21?? ?) 。 駐波電場(chǎng)(磁場(chǎng))的模的最大值和最小值之比為 駐波比 ,即 W S W R ( V olta g e S tan din g W a ve Ratio ),用?表示: ??????11m i nm a xEE? ( 5 15 ) ρ = 1~ ∞。 區(qū)域 I 中,入射波向 z 方向傳輸?shù)钠骄β拭芏仁噶繛椋? 2* 0,111Re22S E Hiav i i i zEe???? ? ????? ( 5 17a ) 反射波向- z 方向傳輸?shù)钠骄β拭芏仁噶繛椋? 2220*,111Re22S E H e Sia v r i i z a v iE????? ? ? ? ? ? ????? ( 5 17b ) 區(qū)域Ⅰ中合成場(chǎng)向 z 方向傳輸?shù)钠骄β拭芏仁噶繛?: 222* 01 1 ,111Re ( 1 ) ( 1 )22S E H e Sia v i z a v iE???? ? ? ? ? ? ? ????? ( 5 17c ) 區(qū)域Ⅱ中向 z 方向傳輸?shù)钠骄β拭芏仁噶繛?: 2220* 12 , ,2211Re22S S E H e Sia v a v t t i z a v iTET?????? ? ? ? ?????( 5 17d ) 不難發(fā)現(xiàn) 2211 , , 22( 1 )S S S Sa v a v i a v i a vT??? ? ? ? ? ( 5 17e ) 區(qū)域 I 中的入射波功率等于區(qū)域 I 中的反射波功率和區(qū)域Ⅱ中的透射波功率之和。 解:( 1 ) 設(shè)入射波為 x 方向的線極化波,沿 z 方向傳播,如圖 所示 。入射波、反射波和 透射波的電場(chǎng)強(qiáng)度矢量可以寫(xiě)為: 0ikrEEjiie?? ( 5 19a ) 0rkrEEjrre?? ( 5 19b ) 0tkrEEjtte?? ( 5 19c ) 由 z = 0 處兩側(cè)電場(chǎng)強(qiáng)度的切向分量應(yīng)連續(xù),得: )(0)(0)(0ykxkjttykxkjtrykxkjtitytxryrxiyixeEeEeE???????? ( 5 20 ) 式中上標(biāo) t 表示切向分量,因此式對(duì)分界面上任意點(diǎn)都必須成立,因而有: tttrtiEEE000?? ( 5 21a ) ykxkykxkykxktytxryryiyix????? ( 5 21b ) 式 (5 21b) 對(duì)不同的 x 、 y 均成立,故必有: tyryiytxrxixkkkkkk ???? , ( 5 22 ) 式 (5 21 ) 通常稱為相位匹配條件。 若取入射面為0?y的平面,即入射線位于x O z平面內(nèi),應(yīng)用式( 5 22 )得: trikkk ??? co sco sco s211?? ( 5 23a ) trkk ?? co sco s021?? ( 5 23b ) 由式( 5 23b )可知:2??? ??tr,這 說(shuō)明反射線和透射線也位于入射面內(nèi)。由式 (5 24)的第二等式可得: 221121s i ns i n????????kkit ( 5 26 ) 對(duì)于非磁性媒質(zhì), μ 1 = μ 2 = μ 0 ,式 ( 5 26 ) 簡(jiǎn)化為 : 2121s i ns i nnnit?????? ( 5 27 ) 式中rn ??,稱為媒質(zhì)的折射率。 斜入射的均勻平面電磁波,不論何種極化方式,都可以分解為兩個(gè)正交的線極化波:一個(gè)極化方向與入射面垂直,稱為垂直極化波;另一個(gè)極化方向在入射面內(nèi),稱為平行極化波。 垂直極化波的斜入射 圖 垂直極化的入射、反射和透射 取如圖 所示的坐標(biāo)系,使分界面 z = 0 ,入射面為x O z平面( y = 0 ), 入射波的電磁場(chǎng)為: 1( s i n c o s )0Eeiij k x zi y iEe????? ( 5 28a ) 1( s i n c o s )01( c o s s i n )H e eiij k x zii x i z iEe???????? ? ? ( 5 28b ) 反射波的電磁場(chǎng) 可寫(xiě) 為 : 1( s i n c o s )0Eeiij k x zr y rEe????? ( 5 29a ) 1( s i n c o s )01( c o s s i n )H e eiij k x zrr x i z iEe????????? ( 5 29b ) 透射波的電磁場(chǎng)為 : 2( s i n c o s )0Eettj k x zt y tEe????? ( 5 30a ) 2( s i n c o s )02( c o s s i n )H e ettj k x ztt x t z tEe???????? ? ? ( 5 30b ) 利用邊界條件可得: ? ?tixjktxjkrieEeEE?? s i n0s i n0021????? ( 5 31a ) ? ?tixjkttxjkirieEeEE??????s i n02s i n10021c os1c os1????????? ( 5 3 1 b ) 考慮到折射定律 k 1 sin θ i = k 2 sin θ t ,式 (5 31) 簡(jiǎn)化為 : 000 triEEE ?? ( 5 32a ) 02001co s)(co sttriiEEE???????? ( 5 32b ) 對(duì)其求解得 : titiirEE????????co sco sco sco s121200?????? ( 5 33a ) tiiitEET??????c o sc o sc o s212200????
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