麦克斯韦各方程相关试题

1. Maxwell方程组各方程式的含义是什么？Faraday电磁感应定律。变化磁场激发电场(推广的位移电流)Ampane环路定律，变化的电场激发磁场Gauss定理，电荷是电场的源，电力线从正电荷发出而终止于负电荷电荷对电场作用的局域性质：空间某点处场的散度只和该点的电荷密度有关，而和其他地点的电荷分布无关；电荷只直接激发起临近的场。而远处的场则是通过场本身的内部作用传递出去的（4）磁感应强度B是无源场，与Biot-SaWart定律一致什么是均匀平面波？均匀平面波是指沿某方向传播的电磁波的场量E和H除随时间变化外，只与波的传播方向有关，而与其他坐标无关。例如：沿Z方向传播的均匀平面波。其数学表示式E=E(t,z)H=H(t,z)当平面波投射到两种介质分界面时，将产生什么现象？用什么定律来说明？其表示式是什么？当平面波投射到两种介质分界面时，将产生反射和折射现象，入射，反射，折射三个波的传播矢量（方向）的关系由反射定律和折射定律来说明：Ki，Kr，Kt分别是入射，反射，折射播的波矢r是分界面上的任意位置矢量入射，反射，和折射对播的振幅关系由Fresmel公式表示什么是临界角？写出表示式当光从光密媒质进入光疏媒质时，当折射角他＝90时，光线不再进入光疏媒质，此时的入射角满足sini=n2/n1,当i再增大时，能量将全部返回第一媒质，这种现象叫全反射。开始产生全反射的入射角叫做临界角，用c表示sinc=n2/n1什么是反射系数？什么是折射系数？反射系数R是反射波与入射波的复数振幅之间的关系。折射系数T是折射波和入射波的复数振幅的之间的关系R，T都是复数，其模分别表示再分界面上反射波，折射波比入射波超前的相位什么是水平极化波？什么是垂直极化波？水平极化波：电场矢量与入射面垂直垂直极化波：电场矢量在入射面上什么是全反射？全反射的条件是什么？全反射见4题全反射条件：n1>n2;i>arcsinn2/n1写出介质Ｉ中合成波的表示式，说明其物理含义。沿z方向呈行波状态，说明合成波是沿z方向传播的。其相位常数为沿x方向按三角函数规律变化，波在该方向上不传播，呈驻波分布写出介质II中波的表示式，并说明物理含义。z方向：行波，且相位常数与介质1中的相同x方向：波的幅度随离开界面的距离按指数形式减小什么是导行波？全反射条件下，介质1和介质2中的波是一个统一体。是一个波形的两个部分。如果衰减常数足够大，介质2中的波将只存在于介质1表面。因而场是沿界面平行的方向传播的，是由介质面平行的方向传播的。是由介质界面导行的。因而叫导行波根据均匀平面波的入射角θi不同，薄膜波导中可产生哪三种类型的波？它们的产生条件是什么？当平面波的入射角i变化是，克产生不同的波形：导波或辐射波n1>n2>n3导波：n3/n1<n2/n1<sini<1辐射波：c13<1<c12衬底辐射模1<c13<c12上下量界面的全反射条件都被破坏12.在介质波导中，导波在什么情况下处于截止状态？其导波截止的临界状态又是什么？导波截止的条件：出现衬底辐射模。临界状态：1=c12.13.哪种模式是薄膜波导中的基模？为什么？TE0模是基模，TE0模的截止波长最长。14.在薄膜波导中实现单模传输的条件是什么？单模传输条件是c(TM0)<c<c(TE0)，只有基模传输，其它的高次模都截止。15.写出薄膜波导特征方程的表示式。并说明式中各符号的含义。k1xd-2-3=m或者k0n1cos1-2-3=m。k0：自由空间的波数，n1：薄膜折射率。1入射角。22，23射线在下，上两界面处全反射时的相位突变。m=0,1,2,3…波指数。16.特征方程的物理意义是什么？当波导和波长给定时，特征方程时关于未知数1的方程，它确定了形成导波的入射角1的条件，也叫薄膜波导的色散方程。17.阶跃型光纤和渐变型光纤的主要区别是什么？．阶跃光纤和渐变光纤的主要区别在于光纤横截面上的折射率分布不同。阶跃光纤中的纤芯和包层的折射率时均匀分布的，而渐变光纤其纤芯中的折射率时变化的，它随这半径的增加按一定的规律减小。18.什么是弱导波光纤？为什么标量近似解只适用于弱波导光纤？．弱导波光纤包层和纤芯的折射率指数差别极小，其比值n2/n11.在弱波导光纤中，由于纤芯和包层折射率指数几乎相等，所以射线几乎是瑜光纤的轴平行前进的，这样的波类似于一个横电磁波，其特点是：（1）：轴向场分量极小。横向场占优势。（2）：边界的存在只是构成全反射，并不影响场的偏振态，场的横向分量是线偏振的。（3）：横向电场和横向磁场都满足标量波动方程，所以可以采用标量近似解。19.光纤数值孔径的含义是什么？在阶跃光纤中为什么等于最大射入角的正弦．光纤的数值孔径是表示光纤收集光线能力的参量，由于只有在光纤纤芯和包层的界面处满足全反射条件时的射线才能为光纤芯子所收集，所以在阶跃光纤中的数值孔径等于最大入射角的正弦。20.什么是光纤的归一化频率？如何判断某种模式能否在光纤中传输．光纤的归一化频率，在光纤中，以径向归一化衰减常数w来衡量莫一模式是否截止。W=0是导波截止的临界状态，对应的归一化径向常数uc和归一化频率vc的关系：vc=uc=m-1,n,m-1,n是m-1阶Bessel函数的第n个根。21.为什么说采用渐变型光纤可以减小光纤中的模式色散？．在渐变光纤中，如果折射率指数n的分布合适，就有可能使全部射线以同样的轴向速度在光纤中传输，对模式色散起均衡作用。从而消除模式色散。22.试推导渐变型光纤子午线的轨迹方程。．23.什么是单模光纤？其单模传输条件是什么？．单模光纤在给定的工作波长上只传输单一基模的光纤，二阶模截止。对阶跃光纤，单模条件v<2.40483.对于渐变光纤的阶跃光纤等效近似。V<vc=2.40483v/ve=2.40483[(+2)/2]1/224.试说明单模光纤的双折射。.双折射与偏振是单模光纤特有的问题。所谓单模光纤，实际上传输两个正交的基模，它们的电场各沿x，y方向偏振。在完善光纤中，该两模式有相同的相位常数，它们是相互简并的。但实际光纤总有某种程度的不完善，如光纤纤芯的椭圆变形，光纤内部的残余应力等。这将使两模式之间的简并被破坏，这种现象叫做模式双折射。25.光纤中的色散效应可以用什么方法来描述。．常用的光纤色散表示法有：最大时延差，脉冲展宽和光纤3db带宽B。最大时延差描述光纤中速度最快和最慢的光波成分的时延之差。脉冲展宽和光纤带宽描述光纤色散对传输信号的影响。26.如何解释光纤中的模式色散、材料色散及波导色散。．材料色散：材料的折射指数n使波长的非线性函数，从而使光的传播速度随波长而变，由此引起的色散叫做材料色散。波导色散：同一模式的相位常数随波长而变，从而引起波导色散。模式色散：多模光纤中，即使在同一波长，不同模式的传播速度也不同，引起模式色散。27.试比较多模光纤与单模光纤的优缺点。．光纤的损耗可归为两类：吸收损耗和散射损耗。固有的吸收损耗：石英的本征吸收技术的吸收损耗：杂志吸收固有的散射损耗