电磁场与波教学期末习后半内容ppt课件

1、电磁场与电磁波电磁场与电磁波期末复习期末复习电磁场与电磁波电磁场与电磁波v期末考试题型：填空、选择、简答、计算。v概念：计算=33.5）：76.5）期末复习期末复习2电磁场与电磁波电磁场与电磁波期末复习期末复习300( , )( )cos( )A r tArtr五、六、均匀平面波电磁场的振幅在等相五、六、均匀平面波电磁场的振幅在等相位面上不变位面上不变nker2f02rrk k 0rr 1rrvkc fv电磁场与电磁波电磁场与电磁波期末复习期末复习4l 电磁场复矢量解为：电磁场复矢量解为：l 的方向满足右手螺旋法则的方向满足右手螺旋法则l 为横电磁波为横电磁波TEM波）波）l 沿空间相位滞后的

2、方向传播沿空间相位滞后的方向传播l 电场与磁场同相，振幅为电场与磁场同相，振幅为 倍倍(本征阻抗为复数本征阻抗为复数,磁场磁场相位滞后于电场相位滞后于电场)l 电磁场能量密度相等电磁场能量密度相等(平均磁场能量密度大于平均电平均磁场能量密度大于平均电场能量密度场能量密度)l 电、磁场振幅不变电、磁场振幅不变(电场与磁场的振幅呈指数衰减电场与磁场的振幅呈指数衰减)l 相速与频率无关相速与频率无关(与频率有关与频率有关)理想媒质中导电媒质）理想媒质中导电媒质）jm( )ek rE rE EHk 、 、0, 0, 0k Ek HE H ( )nnncjk ererj ermmE rE eE ee 电

3、磁场与电磁波电磁场与电磁波期末复习期末复习51良导体：良导体：2f222ff波长：波长：2vf相速：相速：f1/f良导体中电磁波的磁场强度的相位滞后于电场强度良导体中电磁波的磁场强度的相位滞后于电场强度45o。11f电磁场与电磁波电磁场与电磁波期末复习期末复习6 合成波极化的小结合成波极化的小结 线极化：线极化： 0 0、 。 0 0，在，在1 1、3 3象限；象限； ，在在2 2、4 4象限。象限。 椭圆极化：一般情况。椭圆极化：一般情况。 圆极化：圆极化： /2 /2，ExmExmEym Eym 。 电磁波的极化状态取决于电磁波的极化状态取决于Ex和和Ey的振幅的振幅Exm、Eym和相位差

4、和相位差 yx任何两个同频率、同传播方向且极化方向互相任何两个同频率、同传播方向且极化方向互相垂直的线极化波垂直的线极化波 极化形式极化形式旋向判断：对于瞬时情况，任取两个时刻，画出矢端位置，以时间滞后矢端转向与旋向判断：对于瞬时情况，任取两个时刻，画出矢端位置，以时间滞后矢端转向与传播方向满足右左手螺旋确定；对于复数形式，根据波沿相位滞后的方向传画传播方向满足右左手螺旋确定；对于复数形式，根据波沿相位滞后的方向传画出矢端转向，再利用矢端转向与传播方向满足右左手螺旋确定。出矢端转向，再利用矢端转向与传播方向满足右左手螺旋确定。电磁场与电磁波电磁场与电磁波期末复习期末复习7zx媒质媒质1：媒质媒

5、质2 2：111,222,yiEiHikrErHrktEtHtk2c2c1c22c1c2c1c分界面上的反射系数分界面上的反射系数分界面上的透射系数分界面上的透射系数入射波空间：入射波空间：1( )( )( )irjkrjkririmrmErErErEeEe透射波空间：透射波空间：2( )( )tjkrttmErE rE e 电磁场与电磁波电磁场与电磁波期末复习期末复习8对理想导体表面的垂直入射对理想导体表面的垂直入射01、 对理想导体垂直入射时电场、磁场对理想导体垂直入射时电场、磁场的波节与波腹的波节与波腹 z1,E1H1im2EE1Ho11214134驻波驻波电磁场与电磁波电磁场与电磁波期

6、末复习期末复习9对理想介质分界面的垂直入射对理想介质分界面的垂直入射21221212,2/1 1 2/31 12 2/51 41431451491471 合成波电合成波电 场振幅场振幅 合成波电合成波电 场场z 0 0的电场与的电场与 0 2 ； 入射角不小于入射角不小于cq称为全反射的临界角。称为全反射的临界角。 c21arcsin,q电磁场与电磁波电磁场与电磁波期末复习期末复习11垂直极化波对理想导体表面的斜入射垂直极化波对理想导体表面的斜入射 01平行极化波对理想导体表面的斜入射平行极化波对理想导体表面的斜入射/10有一正弦均匀平面波从空气中斜射入到有一正弦均匀平面波从空气中斜射入到z=

7、0的理想导体平面上，如图示。的理想导体平面上，如图示。 已知入射波的电场为已知入射波的电场为 (68 )( , )10/jxzigE x zeeV m （1求均匀平面波的波长求均匀平面波的波长 （2求入射角求入射角 （3求入射波的磁场求入射波的磁场 （4求反射波的电场求反射波的电场 iq( , )iH x z( , )rE x z xzOrk ik rqiqnrH iH rE iE 题 5 图理 想 导 体电磁场与电磁波电磁场与电磁波期末复习期末复习12（1入射波的波矢量为入射波的波矢量为 (sincos)iiixizikekeeqq 入射波的相位因子为入射波的相位因子为 (sincos) (

8、)(sincos)ixizixziiiijk rjk eee x e zj kx k zeeeqqqq sin6,cos8iiiikkqq 22226810ixzkkk220.62810imk（2） 60.758ixiizktgkq036.9iq（3入射波传播方向的单位矢量为入射波传播方向的单位矢量为 680.60.810ixzixzkeeeeek (68 )011( , )( , )(86)/120jxziiixzHx zeE x zeeeA m （4据斯耐尔反射定律据斯耐尔反射定律 680 .60 .81 0 xzrrxzreekeeek 又在理想导体平面上，垂直极化波的反射系数又在理想导

9、体平面上，垂直极化波的反射系数 1 (68 )( , )10/jxzryE x zeeV m 电磁场与电磁波电磁场与电磁波期末复习期末复习13无源空间中媒质参数为无源空间中媒质参数为 009,0 ），已知均匀平面波的电场复数表示式为），已知均匀平面波的电场复数表示式为 25( )10()/jxyzE xeje eV m （1确定均匀平面波的传播方向和频率；确定均匀平面波的传播方向和频率； （2求出与求出与 ( )E x相应的磁场表示式相应的磁场表示式 ( )H x （3描述该均匀平面波的极化形式；描述该均匀平面波的极化形式； （4当该均匀平面波垂直入射到理想导体平面时，求该反射波的电场表示式，

10、当该均匀平面波垂直入射到理想导体平面时，求该反射波的电场表示式，并描述其极化特性并描述其极化特性 解：沿解：沿+x轴方向传播轴方向传播 （14分）分） （1分）分） 相速相速 8803 1010/9rvvm s而相位常数而相位常数 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） 电磁场与电磁波电磁场与电磁波期末复习期末复习14（2分）分） （3沿沿+x轴方向传播的左旋圆极化波

11、轴方向传播的左旋圆极化波（4反射系数反射系数 1 故反射波电场为故反射波电场为 25( )10()jxryzE xeje e （3分）分） （1分）分） 可见，反射波是可见，反射波是-x轴方向传播的右旋圆极化波。轴方向传播的右旋圆极化波。（2据据 0EjH 得得 00025250250111( )( )()01 10(25) 10(25)25 101()()4xyzyzyzyzyjxjxyzjxyzyzeeeEEH xE xeejjxyzjxxEEEe jejejejjxejeejee ej 25/jxA m电磁场与电磁波电磁场与电磁波期末复习期末复习15七、（矩形波导七、（矩形波导TM、TE

12、波小结波小结l不存在不存在TM0nTM0n、 TMm0 TMm0和和TM00TM00、 TE00 TE00l只有满足只有满足222cmncmn()()kmnabk 或者的模式才能在波导中传播的模式才能在波导中传播l工作频率越高，可以传播的高次模式越多工作频率越高，可以传播的高次模式越多,TM,TM最低模式为最低模式为TM11TM11，TETE最低模式为最低模式为TE10TE10（a b ）电磁场与电磁波电磁场与电磁波期末复习期末复习16TM、TE波小结续）波小结续）l截止频率为截止频率为221 ()gcff221()()cckmnab其中，其中，222cmn1 ()cfkkkfl 波导波长波导波长l 相速相速2ccfl 相位常数相位常数21 ()pcvvvffl 波阻抗波阻抗21 ()xcTMyEfZHjf2222()()cckmnabl 截止波长截止波长21 ()xTEycEjZHff电磁场与电磁波电磁场与电磁波期末复习期末复习17八、电流元天线辐射八、电流元天线辐射近区场：电场和磁场存在近区场：电场和磁场存在2 2的相位差，