文档介绍：第5章均匀平面波在无界空间中的传播
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E
H
z
波传播方向
均匀平面波
波阵面
x
y
o
均匀平面波的概念
波阵面:空间相位相同的点构成的曲面,即等相位面
平面波:等相位面为无限大平面的电磁波
均匀平面波:等相位面上电场和磁场的方向、振幅都保持不变
的平面波
均匀平面波是电磁波的一种理想
情况,其分析方法简单,但又表
征了电磁波的重要特性。
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理想介质中的均匀平面波
一维波动方程的均匀平面波解
理想介质中均匀平面波的传播特点
沿任意方向传播的均匀平面波
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由于
理想介质的均匀平面波函数
设在无限大的无源空间中,充满线性、各向同性的均匀理想介质。均匀平面波沿 z 轴传播,则电场强度和磁场强度均不是 x和 y 的函数,即
同理
结论:均匀平面波的电场强度和磁场强度都垂直于波的传播
方向——横电磁波(TEM波)
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设电场只有x 分量,即
其解为:
可见, 表示沿+z 方向传播的波。
的波形
解的物理意义
第一项
第二项
沿-z 方向传播的波
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1. 均匀平面波的传播参数
周期T :时间相位变化 2π的时间间隔,即
(1)角频率、频率和周期
角频率ω:表示单位时间内的相位变化,单位为rad /s
频率 f :
t
T
o
x
E
的曲线
理想介质中均匀平面波的传播特点
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(2)波长和相位常数
k 的大小等于空间距离2π内所包含的波长数目,因此也称为波数。
波长λ:空间相位差为2π的两个波阵面的间距,即
相位常数 k :表示波传播单位距离的相位变化
o
x
E
l
z
的曲线
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(3)相速(波速)
真空中:
由
相速v:电磁波的等相位面在空间
中的移动速度
相速只与媒质参数有关,而与电磁波的频率无关
故得到均匀平面波的相速为
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由,可得
其中称为媒质的本征阻抗。在真空中
相伴的磁场
同理,对于
磁场与电场相互
垂直,且同相位
结论:在理想介质中,均匀平面波的电场强度与磁场强度相
互垂直,且同相位。
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2、能量密度与能流密度
由于
,于是有
能量的传输速度等于相速
故
电场能量与磁场能量相同
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