第五章均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播w1b

1、第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版1第5章 均勻平面波在無界空間中的傳播第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版2EHz波傳播方向波傳播方向 均勻平面波均勻平面波波陣面波陣面xyo 均勻平面波的概念均勻平面波的概念 波陣面波陣面：空間相位相同的點構(gòu)成的曲面，即等相位面：空間相位相同的點構(gòu)成的曲面，即等相位面 平面波平面波：等相位面為無限大平面的電磁波：等相位面為無限大平面的電磁波 均勻平面波均勻平面波：等相位面上電場和磁場的方向、振幅都保持不變：等相位面上電

2、場和磁場的方向、振幅都保持不變 的平面波的平面波 均勻平面波是電磁波的一種理想均勻平面波是電磁波的一種理想 情況，其分析方法簡單，但又表情況，其分析方法簡單，但又表 征了電磁波的重要特性。征了電磁波的重要特性。第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版3本章內(nèi)容本章內(nèi)容5.1 理想介質(zhì)中的均勻平面波理想介質(zhì)中的均勻平面波5.2 電磁波的極化電磁波的極化5.3 導電媒質(zhì)中的均勻平面波導電媒質(zhì)中的均勻平面波第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版45.1 理想介質(zhì)中的均

3、勻平面波理想介質(zhì)中的均勻平面波5.1.1 一維波動方程的均勻平面波解一維波動方程的均勻平面波解5.1.2 理想介質(zhì)中均勻平面波的傳播特點理想介質(zhì)中均勻平面波的傳播特點5.1.3 沿任意方向傳播的均勻平面波沿任意方向傳播的均勻平面波第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版50yxzEEEExyz由于由于5.1.1 一維波動方程一維波動方程的均勻平面波解的均勻平面波解 設在無限大的無源空間中，充滿線性、各向同性的均勻理想設在無限大的無源空間中，充滿線性、各向同性的均勻理想介質(zhì)。均勻平面波沿介質(zhì)。均勻平面波沿 z 軸傳播，則電場強度和

4、磁場強度均不是軸傳播，則電場強度和磁場強度均不是 x和和 y 的函數(shù)，即的函數(shù)，即0 ,0EEHHxyxy0zEz0zE 222222dd0 ,0ddEHk Ek Hzz2220zzEk Ez同理同理0yxzHHHHxyz0zH 結(jié)論結(jié)論：均勻平面波的電場強度和磁場強度都垂直于波的傳播均勻平面波的電場強度和磁場強度都垂直于波的傳播 方向方向 橫電磁波（橫電磁波（TEM波）波）第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版61jjj111 m( )eeexkzkzxxEzAE1jjj11 m1 m1( , )Reeeecos()xkzt

5、xxxxEz tEEtkz2220d( )( )dxxEzk Ezzk ( )( )xxze EzE設電場只有設電場只有x 分量，即分量，即jj12( )eekzkzxEzAA其解為：其解為：可見，可見， 表示沿表示沿 +z 方向傳播的波。方向傳播的波。j1ekzA 的波形的波形1mcos()xEEtkz 解的物理意義解的物理意義 第一項第一項2jjj222 m( )eeexkzkzxxEzAE2jjj22 m2 m2( , )Reee ecos()xkztxxxxEz tEEtkz 第二項第二項沿沿 z 方向方向傳播的波傳播的波第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電

6、磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版711111j1xyyxzxxzEkHeeEee EeEzjEH 由由 ，可得，可得 11()xyEH其中其中 稱為媒質(zhì)的稱為媒質(zhì)的本征阻抗本征阻抗。在真空中。在真空中000120377 相伴的磁場相伴的磁場 同理，對于同理，對于j222ekzxxxEe Ee A221()zeEH磁場與電場相互磁場與電場相互垂直，且同相位垂直，且同相位 結(jié)論：結(jié)論：在理想介質(zhì)中在理想介質(zhì)中，均勻平面波的電場強度與磁場強度相均勻平面波的電場強度與磁場強度相 互垂直，且同相位?；ゴ怪保彝辔?。第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出

7、版社高等教育出版社 出版出版81. 均勻平面波的傳播參數(shù)均勻平面波的傳播參數(shù)周期周期T ：時間相位變化：時間相位變化 2的時間間隔，即的時間間隔，即（1）角頻率、頻率和周期）角頻率、頻率和周期角頻率角頻率 ：表示單位時間內(nèi)的相位變化，單位為：表示單位時間內(nèi)的相位變化，單位為rad /s 頻率頻率 f ：1(Hz)2fT t T o xE 的曲線的曲線m(0, )cosxEtEt2(s)T2T5.1.2 理想介質(zhì)中均勻平面波的傳播特點理想介質(zhì)中均勻平面波的傳播特點第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版9（2）波長和相位常數(shù)）波長

8、和相位常數(shù)k 的大小等于空間距離的大小等于空間距離2內(nèi)所包含內(nèi)所包含的波長數(shù)目，因此也稱為的波長數(shù)目，因此也稱為波數(shù)波數(shù)。2(rad/m)k波長波長 ：空間相位差為空間相位差為2 的兩個波陣面的間距，即的兩個波陣面的間距，即相位常數(shù)相位常數(shù) k ：表示波傳播單位距離的相位變化表示波傳播單位距離的相位變化 o xE z的曲線的曲線m( ,0)cosxEzEkz21(m)kf2k第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版10（3）相速（波速）相速（波速）1d(m s)dzvtk真空中真空中：87900113 10 (m/s)14 10

9、1036vc tkzC由由相速相速v：電磁波的等相位面在空間電磁波的等相位面在空間 中的移動速度中的移動速度相速只與相速只與媒質(zhì)參數(shù)媒質(zhì)參數(shù)有關(guān)，而與電磁波有關(guān)，而與電磁波的頻率無關(guān)的頻率無關(guān)故故得到得到均勻平面波的均勻平面波的相速相速為為dd0tk z第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版112、能量密度能量密度與與能流密度能流密度2*av11Re( )( )22zmSE zHzeE2mav112zeEw v22em1122wEHw1zeHE由于由于，于是有于是有能量的傳輸速度等于相速能量的傳輸速度等于相速22av1122w

10、EH22emwwwEH故故電場能量與磁場能量相同電場能量與磁場能量相同211()zzSEHEeEeE瞬時坡印廷矢量瞬時坡印廷矢量平均坡印廷矢量平均坡印廷矢量第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版123、理想介質(zhì)中的均勻平面波的傳播特點、理想介質(zhì)中的均勻平面波的傳播特點xyzEHO理想介質(zhì)中均勻平面波的理想介質(zhì)中均勻平面波的 和和EH 電場、磁場與傳播方向電場、磁場與傳播方向之間相互垂直，是橫電磁波（之間相互垂直，是橫電磁波（TEM 波）。波）。 無衰減，電場與磁場的無衰減，電場與磁場的振幅振幅不變。不變。 波阻抗為實數(shù)，電場與

11、磁場波阻抗為實數(shù)，電場與磁場同相位同相位。 電磁波的電磁波的相速與頻率無關(guān)相速與頻率無關(guān)，無色散。，無色散。 電場能量密度等于磁場能量密度，電場能量密度等于磁場能量密度， 能量的傳輸速度等于相速能量的傳輸速度等于相速。 根據(jù)前面的分析，可總結(jié)出理想介質(zhì)中的均勻平面波的傳播根據(jù)前面的分析，可總結(jié)出理想介質(zhì)中的均勻平面波的傳播特點為：特點為：第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版13 例例5.1.1 頻率頻率為為9.4GHz的均勻平面波在聚乙烯中傳播，設的均勻平面波在聚乙烯中傳播，設其為其為無耗材料無耗材料，相對介電常數(shù)為，相對介

12、電常數(shù)為r = 2.26 ， r = 1。若若磁場的振磁場的振幅為幅為7mA/m，求相速、波長、波阻抗和電場強度的幅值。，求相速、波長、波阻抗和電場強度的幅值。9r2.26 ,9.4 10 Hzf 解解：由題意：由題意因此因此800r1.996 10m/s2.26vvv891.996 102.12m9.4 10vf 0r3772512.26 3mm7 102511.757V/mEH 第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版14 解解：以余弦為基準，直接寫出以余弦為基準，直接寫出1( , )cos() A/m3yH z tetkz

13、 例例5.1.2 均勻平面波的磁場強度的振幅為均勻平面波的磁場強度的振幅為 A/m，以相位常，以相位常數(shù)為數(shù)為30 rad/m 在空氣中沿在空氣中沿 方向傳播。當方向傳播。當t = 0 和和 z = 0 時時 ，若，若 取向為取向為 ，試，試寫出寫出 和和 的表示式，并求出頻率和波長。的表示式，并求出頻率和波長。 13zeyeEHH040( , )( , )()cos()V/mzxE z tH z teetkz 220.21 m ,30k8893 1045101.43 10Hz/15cf84090 1030( , )cos()V/mxE z tetz30rad/mk 因為81( , )cos(

14、90 1030 ) A/m3yH z tetz 則則 8290 10,f第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版15 例例5.1.3 頻率為頻率為100Mz的均勻電磁波，在的均勻電磁波，在一無耗一無耗媒質(zhì)中沿媒質(zhì)中沿 +z 方方向傳播，向傳播，其電場其電場 。已知該媒質(zhì)的相對介電常數(shù)。已知該媒質(zhì)的相對介電常數(shù)r = 4、相對、相對磁導率磁導率r =1 ，且當，且當t = 0、z =1/8 m 時，電場幅值為時，電場幅值為104 V/m 。 試試求電場強度和磁場強度的瞬時表示式。求電場強度和磁場強度的瞬時表示式。xxEEe 解：解

15、：設電場強度的瞬時表示式為設電場強度的瞬時表示式為4( , )10cos()xxxz tEtkzEee822 10rad/sf8rr82 1044 rad/m3 103kc 對于余弦函數(shù)，當對于余弦函數(shù)，當相角為零時達振幅值相角為零時達振幅值?？紤]條件?？紤]條件t = 0、z =1/8 m 時，電場達到幅值，得時，電場達到幅值，得式中式中41386kz第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版16484( , )10cos(2 10)36xE z tetz484110cos2 10()V/m38xetz11zyxHeEeE0r60

16、481041( , )cos2 10()A/m6038yH z tetz所以所以磁場強度的瞬時表示式為磁場強度的瞬時表示式為式中式中因此因此第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版175.2 電磁波的極化電磁波的極化5.2.1 極化的概念極化的概念 5.2.2 線極化波線極化波5.2.3 圓極化波圓極化波5.2.4 橢圓極化波橢圓極化波5.2.5 極化波的分解極化波的分解5.2.6 極化波的工程應用極化波的工程應用第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版185.2

17、.1 極化的概念極化的概念 波的極化表征在空間給定點上電場強度矢量的取向隨時間變波的極化表征在空間給定點上電場強度矢量的取向隨時間變 化的特性化的特性, 是電磁理論中的一個重要概念。是電磁理論中的一個重要概念。 在電磁波傳播空間給定點處，電場強度矢量的端點隨時間在電磁波傳播空間給定點處，電場強度矢量的端點隨時間變化的軌跡。變化的軌跡。 波的極化波的極化 前面討論沿前面討論沿Z軸方向傳播的均勻平面波時，假設波的電場強軸方向傳播的均勻平面波時，假設波的電場強度矢量度矢量E的方向始終都保持在的方向始終都保持在x方向。而一般情況下，沿方向。而一般情況下，沿Z方向方向傳播的均勻平面波的電場強度矢量在傳播

18、的均勻平面波的電場強度矢量在x和和y方向的分量都存在。方向的分量都存在。第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版19mcos() ,xxxEEtkzmcos()yyyEEtkz 一般情況下，沿一般情況下，沿+ +z 方向傳播的均勻平面波方向傳播的均勻平面波 ，其中其中 xxyyEEEee 電磁波的極化狀態(tài)取決于電磁波的極化狀態(tài)取決于Ex 和和Ey 的振幅之間和相位之間的關(guān)的振幅之間和相位之間的關(guān)系，分為：系，分為：線極化、圓極化、橢圓極化線極化、圓極化、橢圓極化。 極化的三種形式極化的三種形式 線極化線極化：電場強度矢量的端點軌

19、跡為一直線段：電場強度矢量的端點軌跡為一直線段 圓極化圓極化：電場強度矢量的端點軌跡為一個圓：電場強度矢量的端點軌跡為一個圓 橢圓極化橢圓極化：電場強度矢量的端點軌跡為一個橢圓：電場強度矢量的端點軌跡為一個橢圓第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版205.2.2 線極化波線極化波2222mm(0, )(0, )cos()xyxyxEEtEtEEtmmarctan()arctan()yyxxEEEE0yxxy 隨時間變化隨時間變化0 xy 條件條件： 或或 合成波電場的模合成波電場的模 合成波電場與合成波電場與+ x 軸的夾角軸

20、的夾角 特點特點：合成波電場的大小隨時間變化，但其矢：合成波電場的大小隨時間變化，但其矢 端軌端軌 跡與跡與x 軸的夾角始終保持不變。軸的夾角始終保持不變。 結(jié)論結(jié)論：任何兩個同頻率、同傳播方向且極化方向互相垂直的：任何兩個同頻率、同傳播方向且極化方向互相垂直的 線極化波，當它們的相位相同或相差為線極化波，當它們的相位相同或相差為時，其合時，其合 成波為線極化波。成波為線極化波。常數(shù)常數(shù)第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版21m(0, )cos()xxEtEtm(0, )cos()sin()2yxmxEtEtEt arcta

21、ntan()()xxtt 5.2.3 圓極化波圓極化波則則mmm/ 2, if / 2xyxyyxEEE 、 22m(0, )(0, )xyEEtEtE 合成波電場的模合成波電場的模常數(shù)常數(shù) 合成波電場與合成波電場與 x 軸的夾角軸的夾角隨時間變化隨時間變化 特點特點：合成波電場的大小不隨時間改變，但方向卻隨時間變：合成波電場的大小不隨時間改變，但方向卻隨時間變 化，電場的矢端在一個圓上并以角速度化，電場的矢端在一個圓上并以角速度 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)。 結(jié)論結(jié)論：任何兩個同頻率、同傳播方向且極化方向互相垂直的：任何兩個同頻率、同傳播方向且極化方向互相垂直的 線極化波，當它們的振幅相同、相位差為線極化波，

22、當它們的振幅相同、相位差為/ 2 時，時， 其合成波為圓極化波。其合成波為圓極化波。第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版22右旋圓極化波右旋圓極化波oExyxE Ey 左旋圓極化波左旋圓極化波oxEyxEyE 右旋圓極化波：右旋圓極化波：若若yx/2，則電場矢端的旋轉(zhuǎn)方向，則電場矢端的旋轉(zhuǎn)方向 與電磁波傳播方向成右手螺旋關(guān)系，稱為右旋圓極化波與電磁波傳播方向成右手螺旋關(guān)系，稱為右旋圓極化波 左旋圓極化波：左旋圓極化波：若若yx/2，則電場矢端的旋轉(zhuǎn)方向，則電場矢端的旋轉(zhuǎn)方向 電磁波傳播方向成左手螺旋關(guān)系，稱為左旋圓極化波電磁

23、波傳播方向成左手螺旋關(guān)系，稱為左旋圓極化波第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版23其它情況下，令其它情況下，令xy，由由m(0, )cos()xxxEtEtm(0, )cos()yyxEtEt22222mmmm2cossinyxyxxyxyEE EEEEEE5.2.4 橢圓極化波橢圓極化波可得到可得到 特點特點：合成波電場的大：合成波電場的大 小和方向都隨時間小和方向都隨時間 改變，其端點在一改變，其端點在一 個橢圓上旋轉(zhuǎn)。個橢圓上旋轉(zhuǎn)。第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教

24、育出版社 出版出版24 合成波極化的小結(jié)合成波極化的小結(jié) 線極化：線極化： 0、 。 0，在，在1、3象限；象限； ，在，在2、4象限。象限。 橢圓極化：橢圓極化：其它情況。其它情況。 0 ，左旋；，左旋； 0，右旋，右旋 。 圓極化：圓極化： /2，ExmEym 。 取取“”，左旋，左旋圓極化圓極化；?。蝗　啊?，右旋圓極化，右旋圓極化。 電磁波的極化狀態(tài)取決于電磁波的極化狀態(tài)取決于Ex 和和 Ey 的振幅的振幅Exm、Eym 和相位差和相位差 yx 對于沿對于沿+ z 方向傳播的均勻平面波：方向傳播的均勻平面波：第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版

25、社高等教育出版社 出版出版25 例例5.2.1 說明下列均勻平面波的極化方式。說明下列均勻平面波的極化方式。jjmmejekzkzxyEe Ee E( 2 )mmsin()cos()44xyEe Etkze Etkz( 3 ) mmsin()2cos()xyEe EtkzeEtkz( 4 ) 解：解：（1） （2） （3） （4）mm,xyEE0,22xy 、mm,xyEE0,22xy 、mm,xyEE0,22xy 、,044xy 、左旋圓極化波左旋圓極化波右旋圓極化波右旋圓極化波線極化波線極化波左旋橢圓極化波左旋橢圓極化波( 1 )mmsin()cos()xyEe Etkze Etkz第5

26、5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版265.3 導電媒質(zhì)中的均勻平面波導電媒質(zhì)中的均勻平面波 導電媒質(zhì)的典型特征是電導率導電媒質(zhì)的典型特征是電導率 0(J= E)。 電磁波在導電媒質(zhì)中傳播時，有電磁波在導電媒質(zhì)中傳播時，有傳導電流傳導電流 J = E 存在存在，同時，同時 伴隨著電磁能量的損耗。伴隨著電磁能量的損耗。 電磁波的傳播特性與非導電媒質(zhì)中的傳播特性有所不同。電磁波的傳播特性與非導電媒質(zhì)中的傳播特性有所不同。5.3.1 導電媒質(zhì)中的均勻平面波導電媒質(zhì)中的均勻平面波 5.3.2 弱導電媒質(zhì)中的均勻平面波弱導電媒質(zhì)中的均勻平面

27、波 5.3.3 良導體中的均勻平面波良導體中的均勻平面波 討論內(nèi)容討論內(nèi)容 如何編輯公式第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版27沿沿 z 軸軸傳播的傳播的均勻平面波解均勻平面波解為為cjm( )( )ek zxxxxE ze ze jmm( )eeezzzxxxxE ze e 22c0Ek Ecc()k 令令cjjk，則均勻平面波解為則均勻平面波解為5.3.1 導電媒質(zhì)中的均勻平面波導電媒質(zhì)中的均勻平面波 稱為電磁波的稱為電磁波的傳播常數(shù)傳播常數(shù)，單位，單位：1/m是是衰減因子衰減因子， 稱為稱為衰減常數(shù)衰減常數(shù)，單位：單位

28、：Np/m（奈培（奈培/米）米）ezjez是是相位因子相位因子， 稱為稱為相位常數(shù)相位常數(shù)，單位：單位：rad/m（弧度（弧度/米）米）m( , )ecos()zxxE z te Etz（3）瞬時值形式）瞬時值形式振幅有衰減振幅有衰減（1）波動方程）波動方程（2）第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版28EjwuH jccce本征阻抗本征阻抗 mcer zxyEHekHE導電媒質(zhì)中的電場與磁場導電媒質(zhì)中的電場與磁場HEk非導電媒質(zhì)中的電場與磁場非導電媒質(zhì)中的電場與磁場 相伴的磁場相伴的磁場本征阻抗為復數(shù)本征阻抗為復數(shù)磁場滯后于

29、電場磁場滯后于電場第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版292222 2222(j )j22222cc(j)(j)kk 2211()12f21()1221()1,2211()12v相速不僅與相速不僅與媒質(zhì)參數(shù)媒質(zhì)參數(shù)有關(guān)，而且與有關(guān)，而且與電磁波電磁波的頻率的頻率有關(guān)有關(guān) 傳播參數(shù)傳播參數(shù)第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版30弱導電媒質(zhì)弱導電媒質(zhì)：11/2j(1)jj2 1/2cc(1)(1j)j25.3.2 弱導電媒質(zhì)弱導電媒質(zhì)中的均勻平面波中的均勻平面

30、波 1/2(1)12xx 1/2(1)12xx 2 弱導電媒質(zhì)中均勻平面波的特點弱導電媒質(zhì)中均勻平面波的特點 相位常數(shù)相位常數(shù)和非導電媒質(zhì)中的相位常數(shù)大致相等；和非導電媒質(zhì)中的相位常數(shù)大致相等； 衰減小衰減?。?電場和磁場之間存在電場和磁場之間存在較小的相位差較小的相位差。第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版311 2j45j(1j)je(1j)21良導體良導體：5.3.3 良導體中的均勻平面波良導體中的均勻平面波 良導體中的參數(shù)良導體中的參數(shù)222ff波長波長：2vf相速相速：金、銀、銅、鐵、鋁等金屬金、銀、銅、鐵、鋁等金

31、屬對于無線電波均是良導體。對于無線電波均是良導體。例如銅例如銅： 181.04 10ff1/f2f第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版32趨膚效應趨膚效應：電磁波的電磁波的頻率頻率越高，衰減系數(shù)越大，高頻電磁越高，衰減系數(shù)越大，高頻電磁波只能波只能 存在于良導體的表面層內(nèi)，稱為趨膚效應。存在于良導體的表面層內(nèi)，稱為趨膚效應。 趨膚深度趨膚深度（ ）：電磁波進入良導體后電磁波進入良導體后， 其振幅下降到表面處振幅的其振幅下降到表面處振幅的 1/e 時所傳播的距離。即時所傳播的距離。即oj45ccj2e(1j)ff本征阻抗本征阻

32、抗良導體中電磁波的良導體中電磁波的磁場強度的相位滯后于電磁強度磁場強度的相位滯后于電磁強度45o。 趨膚深度趨膚深度 mEmeEmmeeEE11f第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版33銅：銅：704 10 H/m ,S/m108 . 57236 6 10509 33 1050.Hz.mf，2566 61016 61010.MHz.mf，2796 610106 6101010.GHz.mf，第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版34表表5.3.1一些金屬材料

33、的趨膚深度和表面電阻一些金屬材料的趨膚深度和表面電阻材料名稱材料名稱電導率電導率 /(S/m)趨膚深度趨膚深度 /m表面電阻表面電阻RS /銀銀6.17107 紫銅紫銅5.8107 鋁鋁3.72107 鈉鈉 2.1107 黃銅黃銅1.6107 錫錫0.87107 石墨石墨0.0110772.52 10f72.61 10f73.26 10f75.01 10f0.064/f0.066/f0.083/f0.11/f0.13/f0.17/f1.6/f第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版35 例例5.3.1 一一沿沿 x 方向極化方向

34、極化的的線極化波線極化波在海水中傳播，取在海水中傳播，取+ z 軸軸方向為傳播方向。已知海水的媒質(zhì)參數(shù)為方向為傳播方向。已知海水的媒質(zhì)參數(shù)為r = 81、r =1、= 4 S/m ，在，在 z = 0 處的電場處的電場Ex = 100cos(107t ) V/m 。求：。求：（1）衰減常數(shù)、相位常數(shù)、本征阻抗、相速、波長及趨膚深度；）衰減常數(shù)、相位常數(shù)、本征阻抗、相速、波長及趨膚深度；（2）電場強度幅值減小為）電場強度幅值減小為z = 0 處的處的 1/1000 時，波傳播的距離時，波傳播的距離（3）z = 0.8 m 處的電場強度和磁場強度的瞬時表達式；處的電場強度和磁場強度的瞬時表達式；解解：（1） 根據(jù)題意，有根據(jù)題意，有710 rad/s6510Hz2f7941801110 (10 ) 8036所以所以此時海水可視為良導體。此時海水可視為良導體。第5 5章 均勻平面波在無界媒質(zhì)中的傳播電磁場與電磁波電磁場與電磁波高等教育出版社高等教育出版社 出版出版36故衰減常數(shù)故衰減常數(shù)67 5 104 1048.89 Np/mf 77jjj444c10 4 10eee47610 3.53 10 m/s8.89v220.707 m8.89110.112 m8.89相位常數(shù)相位常數(shù)本征阻抗本征阻抗8.89 rad/m相速相速波長波長趨膚深度趨膚深度第5 5章