文档介绍：论文提要
在迅变情况下,电磁场以波动形式存在。变化着的电场和磁场互相激发,形成空间中传播的电磁波。由于在广播通信,光学和其他科学技术中广泛应用,电磁波的传播问题已经发展为独立学科,具有十分丰富的内容。平面电磁波作为交变电磁场存在的最基本形式,其传播特性分析是电磁场理论基础的核心内容。探讨电磁波在不同媒介中的不同传播特性,有利于在实际生产生活中的应用。在这篇论文中我们重点探讨了无界空间的平面电磁波传播;介质分界面平面电磁波传播;良导体表面平面电磁波传播特性。
探讨平面电磁波的传播特性
摘要:由于在广播通信,光学和其他科学技术中广泛应用,电磁波的传播问题已经发展为独立学科,具有十分丰富的内容。平面电磁波作为交变电磁场存在的最基本形式,其传播特性分析是电磁场理论基础的核心内容。
关键词:平面电磁波良导体电磁场
从经典电磁学理论出发,时变电磁场可以在空间形成电磁波,其能量以电磁波形式传播。根据电磁波的波面形状可将其分类,其中存在一种最基本形式的电磁波,即平面电磁波。电磁波在现代电子技术中应用范围很广,如通讯、广播、导航、雷达、测控等都离不开电磁波的传播。因此,探讨电磁波在不同媒介中的不同传播特性,有利于在实际生产生活中的应用。
一、无界空间中的平面电磁波传播特征
在没有电荷电流分布的自由空间或均匀的绝缘介质中,根据麦克斯韦方程组, (1)
可以导出时谐电磁波的亥姆霍兹(Helmholtz)方程:
(2)
其中k为波数,
(3)
应用分离变量法得(2)式平面电磁波解
(4)
上式中,和是复恒定振幅矢量,是波矢量。当为复矢量时,可设,此时式(4)代表一个平面波,它的传播方向沿方向,而衰减方向沿方向。当和在同一方向时是一减幅的均匀电磁波。
二、介质分界面上的平面电磁波的传播特征
不失一般性,考虑如图1所示的平面电磁波由电磁参数为的介质1,向电磁参数为的介质2平面边界上以任意角度投射时的传播特性。
图1 平面波在分层介质中的传播
根据相位匹配条件,磁场的解为
(5)
上式中,R为反射系数,和满足如下色散关系:
(6)
现讨论以下四种情况(6)式的解:

此时和满足色散关系如下:
(7)
由于,故沿z方向,沿x方向,即波沿垂直于分界面衰减,沿平行于分界面传播,此即全反射现象。此时传输波为表面波,场解为
(8)
上式中。其中,时对应的入射角称为临界角。

这是平面波由理想介质向导电介质边界斜入射的情形。此时有
(9)
由上式可得
(10)
传输波沿垂直于分界面方面的衰减,折射角由下式确定
(11)
④
这也是平面波由理想介质向导电介质边界斜入射的情景。由于此时,故有:
(12)
(13)
由电场切分向量满足的边界条件可得反射系数为
(14)
式中,为介质2的等效介电常数。由式(13)(14),加上反射系数的零点或极点条件,可得到和的唯一解。
三、良导体表面的平面电磁波传播特征
(一)良导体表面的电磁波
以Z=0面为导体表面,导电介质中平面电磁波电场可表示为
(15)
其中α、β分别为衰减常数和相位常数,由电介质参数和电磁波频率决定,可以表示为
(16)
当电磁波频率满足σ>>ωε为良导体,此时
设为导电介质的复介电常数,则良导