電磁場與波教學(xué)期末習(xí)后半內(nèi)容ppt課件

1、電磁場與電磁波電磁場與電磁波期末復(fù)習(xí)期末復(fù)習(xí)電磁場與電磁波電磁場與電磁波v期末考試題型：填空、選擇、簡答、計(jì)算。v概念：計(jì)算=33.5）：76.5）期末復(fù)習(xí)期末復(fù)習(xí)2電磁場與電磁波電磁場與電磁波期末復(fù)習(xí)期末復(fù)習(xí)300( , )( )cos( )A r tArtr五、六、均勻平面波電磁場的振幅在等相五、六、均勻平面波電磁場的振幅在等相位面上不變位面上不變nker2f02rrk k 0rr 1rrvkc fv電磁場與電磁波電磁場與電磁波期末復(fù)習(xí)期末復(fù)習(xí)4l 電磁場復(fù)矢量解為：電磁場復(fù)矢量解為：l 的方向滿足右手螺旋法則的方向滿足右手螺旋法則l 為橫電磁波為橫電磁波TEM波）波）l 沿空間相位滯后的

2、方向傳播沿空間相位滯后的方向傳播l 電場與磁場同相，振幅為電場與磁場同相，振幅為 倍倍(本征阻抗為復(fù)數(shù)本征阻抗為復(fù)數(shù),磁場磁場相位滯后于電場相位滯后于電場)l 電磁場能量密度相等電磁場能量密度相等(平均磁場能量密度大于平均電平均磁場能量密度大于平均電場能量密度場能量密度)l 電、磁場振幅不變電、磁場振幅不變(電場與磁場的振幅呈指數(shù)衰減電場與磁場的振幅呈指數(shù)衰減)l 相速與頻率無關(guān)相速與頻率無關(guān)(與頻率有關(guān)與頻率有關(guān))理想媒質(zhì)中導(dǎo)電媒質(zhì)）理想媒質(zhì)中導(dǎo)電媒質(zhì)）jm( )ek rE rE EHk 、 、0, 0, 0k Ek HE H ( )nnncjk ererj ermmE rE eE ee 電

3、磁場與電磁波電磁場與電磁波期末復(fù)習(xí)期末復(fù)習(xí)51良導(dǎo)體：良導(dǎo)體：2f222ff波長：波長：2vf相速：相速：f1/f良導(dǎo)體中電磁波的磁場強(qiáng)度的相位滯后于電場強(qiáng)度良導(dǎo)體中電磁波的磁場強(qiáng)度的相位滯后于電場強(qiáng)度45o。11f電磁場與電磁波電磁場與電磁波期末復(fù)習(xí)期末復(fù)習(xí)6 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、 。 0 0，在，在1 1、3 3象限；象限； ，在在2 2、4 4象限。象限。 橢圓極化：一般情況。橢圓極化：一般情況。 圓極化：圓極化： /2 /2，ExmExmEym Eym 。 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

4、和相位差 yx任何兩個(gè)同頻率、同傳播方向且極化方向互相任何兩個(gè)同頻率、同傳播方向且極化方向互相垂直的線極化波垂直的線極化波 極化形式極化形式旋向判斷：對于瞬時(shí)情況，任取兩個(gè)時(shí)刻，畫出矢端位置，以時(shí)間滯后矢端轉(zhuǎn)向與旋向判斷：對于瞬時(shí)情況，任取兩個(gè)時(shí)刻，畫出矢端位置，以時(shí)間滯后矢端轉(zhuǎn)向與傳播方向滿足右左手螺旋確定；對于復(fù)數(shù)形式，根據(jù)波沿相位滯后的方向傳畫傳播方向滿足右左手螺旋確定；對于復(fù)數(shù)形式，根據(jù)波沿相位滯后的方向傳畫出矢端轉(zhuǎn)向，再利用矢端轉(zhuǎn)向與傳播方向滿足右左手螺旋確定。出矢端轉(zhuǎn)向，再利用矢端轉(zhuǎn)向與傳播方向滿足右左手螺旋確定。電磁場與電磁波電磁場與電磁波期末復(fù)習(xí)期末復(fù)習(xí)7zx媒質(zhì)媒質(zhì)1：媒質(zhì)媒

5、質(zhì)2 2：111,222,yiEiHikrErHrktEtHtk2c2c1c22c1c2c1c分界面上的反射系數(shù)分界面上的反射系數(shù)分界面上的透射系數(shù)分界面上的透射系數(shù)入射波空間：入射波空間：1( )( )( )irjkrjkririmrmErErErEeEe透射波空間：透射波空間：2( )( )tjkrttmErE rE e 電磁場與電磁波電磁場與電磁波期末復(fù)習(xí)期末復(fù)習(xí)8對理想導(dǎo)體表面的垂直入射對理想導(dǎo)體表面的垂直入射01、 對理想導(dǎo)體垂直入射時(shí)電場、磁場對理想導(dǎo)體垂直入射時(shí)電場、磁場的波節(jié)與波腹的波節(jié)與波腹 z1,E1H1im2EE1Ho11214134駐波駐波電磁場與電磁波電磁場與電磁波期

6、末復(fù)習(xí)期末復(fù)習(xí)9對理想介質(zhì)分界面的垂直入射對理想介質(zhì)分界面的垂直入射21221212,2/1 1 2/31 12 2/51 41431451491471 合成波電合成波電 場振幅場振幅 合成波電合成波電 場場z 0 0的電場與的電場與 0 2 ； 入射角不小于入射角不小于cq稱為全反射的臨界角。稱為全反射的臨界角。 c21arcsin,q電磁場與電磁波電磁場與電磁波期末復(fù)習(xí)期末復(fù)習(xí)11垂直極化波對理想導(dǎo)體表面的斜入射垂直極化波對理想導(dǎo)體表面的斜入射 01平行極化波對理想導(dǎo)體表面的斜入射平行極化波對理想導(dǎo)體表面的斜入射/10有一正弦均勻平面波從空氣中斜射入到有一正弦均勻平面波從空氣中斜射入到z=

7、0的理想導(dǎo)體平面上，如圖示。的理想導(dǎo)體平面上，如圖示。 已知入射波的電場為已知入射波的電場為 (68 )( , )10/jxzigE x zeeV m （1求均勻平面波的波長求均勻平面波的波長 （2求入射角求入射角 （3求入射波的磁場求入射波的磁場 （4求反射波的電場求反射波的電場 iq( , )iH x z( , )rE x z xzOrk ik rqiqnrH iH rE iE 題 5 圖理 想 導(dǎo) 體電磁場與電磁波電磁場與電磁波期末復(fù)習(xí)期末復(fù)習(xí)12（1入射波的波矢量為入射波的波矢量為 (sincos)iiixizikekeeqq 入射波的相位因子為入射波的相位因子為 (sincos) (

8、)(sincos)ixizixziiiijk rjk eee x e zj kx k zeeeqqqq sin6,cos8iiiikkqq 22226810ixzkkk220.62810imk（2） 60.758ixiizktgkq036.9iq（3入射波傳播方向的單位矢量為入射波傳播方向的單位矢量為 680.60.810ixzixzkeeeeek (68 )011( , )( , )(86)/120jxziiixzHx zeE x zeeeA m （4據(jù)斯耐爾反射定律據(jù)斯耐爾反射定律 680 .60 .81 0 xzrrxzreekeeek 又在理想導(dǎo)體平面上，垂直極化波的反射系數(shù)又在理想導(dǎo)

9、體平面上，垂直極化波的反射系數(shù) 1 (68 )( , )10/jxzryE x zeeV m 電磁場與電磁波電磁場與電磁波期末復(fù)習(xí)期末復(fù)習(xí)13無源空間中媒質(zhì)參數(shù)為無源空間中媒質(zhì)參數(shù)為 009,0 ），已知均勻平面波的電場復(fù)數(shù)表示式為），已知均勻平面波的電場復(fù)數(shù)表示式為 25( )10()/jxyzE xeje eV m （1確定均勻平面波的傳播方向和頻率；確定均勻平面波的傳播方向和頻率； （2求出與求出與 ( )E x相應(yīng)的磁場表示式相應(yīng)的磁場表示式 ( )H x （3描述該均勻平面波的極化形式；描述該均勻平面波的極化形式； （4當(dāng)該均勻平面波垂直入射到理想導(dǎo)體平面時(shí)，求該反射波的電場表示式，

10、當(dāng)該均勻平面波垂直入射到理想導(dǎo)體平面時(shí)，求該反射波的電場表示式，并描述其極化特性并描述其極化特性 解：沿解：沿+x軸方向傳播軸方向傳播 （14分）分） （1分）分） 相速相速 8803 1010/9rvvm s而相位常數(shù)而相位常數(shù) 25/krad m故故 8825 10/251022kvrad sfHz（2分）分） 25252511( )( )10()/101()()/404jxxxyzrjxjxyzyzH xeE xeeje ejee ejee eA m 0000409r （4分）分） （2） 電磁場與電磁波電磁場與電磁波期末復(fù)習(xí)期末復(fù)習(xí)14（2分）分） （3沿沿+x軸方向傳播的左旋圓極化波

11、軸方向傳播的左旋圓極化波（4反射系數(shù)反射系數(shù) 1 故反射波電場為故反射波電場為 25( )10()jxryzE xeje e （3分）分） （1分）分） 可見，反射波是可見，反射波是-x軸方向傳播的右旋圓極化波。軸方向傳播的右旋圓極化波。（2據(jù)據(jù) 0EjH 得得 00025250250111( )( )()01 10(25) 10(25)25 101()()4xyzyzyzyzyjxjxyzjxyzyzeeeEEH xE xeejjxyzjxxEEEe jejejejjxejeejee ej 25/jxA m電磁場與電磁波電磁場與電磁波期末復(fù)習(xí)期末復(fù)習(xí)15七、（矩形波導(dǎo)七、（矩形波導(dǎo)TM、TE

12、波小結(jié)波小結(jié)l不存在不存在TM0nTM0n、 TMm0 TMm0和和TM00TM00、 TE00 TE00l只有滿足只有滿足222cmncmn()()kmnabk 或者的模式才能在波導(dǎo)中傳播的模式才能在波導(dǎo)中傳播l工作頻率越高，可以傳播的高次模式越多工作頻率越高，可以傳播的高次模式越多,TM,TM最低模式為最低模式為TM11TM11，TETE最低模式為最低模式為TE10TE10（a b ）電磁場與電磁波電磁場與電磁波期末復(fù)習(xí)期末復(fù)習(xí)16TM、TE波小結(jié)續(xù)）波小結(jié)續(xù)）l截止頻率為截止頻率為221 ()gcff221()()cckmnab其中，其中，222cmn1 ()cfkkkfl 波導(dǎo)波長波導(dǎo)波長l 相速相速2ccfl 相位常數(shù)相位常數(shù)21 ()pcvvvffl 波阻抗波阻抗21 ()xcTMyEfZHjf2222()()cckmnabl 截止波長截止波長21 ()xTEycEjZHff電磁場與電磁波電磁場與電磁波期末復(fù)習(xí)期末復(fù)習(xí)17八、電流元天線輻射八、電流元天線輻射近區(qū)場：電場和磁場存在近區(qū)場：電場和磁場存在2 2的相位差，