均匀无界空间中平面电磁波的传播课件.ppt

1、第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播分类分析时变电磁场问题分类分析时变电磁场问题第第 4 章章电磁波的电磁波的传播传播个性问题个性问题第第5、6章章均匀平面波均匀平面波导行波导行波第第7章章天线天线第第8章章电磁波的电磁波的辐射辐射共性问题共性问题0t第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播When 时间依从关系：时间依从关系：时谐（正弦）变化时谐（正弦）变化Where 空间依从关系：空间依从关系：均匀无界空间；均匀无界空间；理想介质，导电媒质理想介质，导电媒质Who 源依从关系：源依从关系：无源区域无源区域Wha

2、t 场依从关系：场依从关系：均匀平面波均匀平面波Which 求解方法：求解方法：解波动方程解波动方程问题的描述问题的描述22c()()0E rk E rj(,)Re()etE r tE r22c()()0H rk H r()()()()xxyyzzE re E re E re E rj(,)Re()etH r tH r()()()()xxyyzzH re Hre Hre H r理想介质中：理想介质中：导电媒质中：导电媒质中：ckk cc(j/)jk 第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播ccccncxxyyzzke ke ke ke k其中其中:jjjm

3、mmmeeeeyexezxxyyzzEe Ee Ee Ecnnjjmm()eeekrererE rEEcnnjjmm()eeek re re rH rHHjjjmmmmeeemymxmzxxyyzzHe He He H相关概念相关概念1）振幅）振幅2）相位）相位时间相位时间相位空间相位空间相位初始相位初始相位3）等相位面）等相位面4）等振幅面）等振幅面5）传播方向）传播方向nm0eEnm0eHmnmc1HeEcc均匀平面电磁波的波函数均匀平面电磁波的波函数第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀平面波的传播参数均匀平面波的传播参数（1）角频率）角频率、

4、频率、频率f 和周期和周期T 2(s)T t T o xE 的曲线的曲线m(0,)cosxEtEt周期周期T：时间相位变化时间相位变化 2的时间间隔，即的时间间隔，即角频率角频率：表示单位时间内的相位变化，单位为表示单位时间内的相位变化，单位为rad/s 频率频率 f ：1(Hz)2fT第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀平面波的传播参数均匀平面波的传播参数（2）相位常数）相位常数、波长、波长和相速和相速vp o xE lz的曲线的曲线m(,0)cosxEzEkz相位常数相位常数：表示波传播单位距离的相位变化表示波传播单位距离的相位变化(rad/m

5、)波长波长：空间相位差为空间相位差为2 的两个波阵面的间距，即的两个波阵面的间距，即2(m)l第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀平面波的传播参数均匀平面波的传播参数cc()（3）媒质本征阻抗（波阻抗）媒质本征阻抗（波阻抗）cnterc由由相速相速vp：电磁波的等相位面在空间中的移动速度电磁波的等相位面在空间中的移动速度ndd()0ternpd()(m/s)dervtrnene r 第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播p1(m s)v8pp07900113 10(m/s)4 1010/36vv 理想介质中的

6、均匀平面波理想介质中的均匀平面波njjmm()eeerk rE rEEnjjmm()eee rk rH rHHmnm1HeE(rad m)真空中真空中 700904 10120377()(1/36)1021(m)fl第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播能量密度与能流密度能量密度与能流密度2e1(,),2wE r tEH其中其中,emwww理想介质中均匀平面波的理想介质中均匀平面波的电场储能与磁场储能相等电场储能与磁场储能相等(,)(,)SE r tH r t2m1(,)2wH r temww能量密度能量密度:22em22(,)(,)wwwE r tH

7、r t能流密度能流密度:n1HeE22nn1(,)(,)SeE r teH r tn1()EeE22avmm11 22wEH22avnmnm11 22SeEeH能速能速:e/vSwepn1vve理想介质中均匀平面波理想介质中均匀平面波的的能速与相速相等能速与相速相等n1()SeE E 第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播理想介质中的均匀平面波的传播特点理想介质中的均匀平面波的传播特点xyzEHO理想介质中均匀平面波的理想介质中均匀平面波的 和和EH电场、磁场与传播方向之间相互电场、磁场与传播方向之间相互垂直，是横电磁波（垂直，是横电磁波（TEM波）。波

8、）。无衰减，电场与磁场的振幅不变。无衰减，电场与磁场的振幅不变。波阻抗为实数，电场与磁场同相位。波阻抗为实数，电场与磁场同相位。电磁波的相速与频率无关，无色散。电磁波的相速与频率无关，无色散。电场能量密度等于磁场能量密电场能量密度等于磁场能量密度，能量的传输速度等于相速。度，能量的传输速度等于相速。第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播导电媒质中的均匀平面波导电媒质中的均匀平面波 nnjm()eeererE rEnnjm()eee re rH rHmnmc1HeEccj/21/1(rad m)221/1(Np m)2jce1/42c22+(/)11tan

9、2222(m)1/12l2p11/1(m s)2v nnj()nmc()eee re reEH r 磁场的相位磁场的相位滞后于电场滞后于电场本征阻抗本征阻抗为复数为复数第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播n22.*avnmc11Re()()ecos22e rSE rHreE平均坡印廷矢量平均坡印廷矢量导电媒质中均匀平面波的传播特点导电媒质中均匀平面波的传播特点电场强度电场强度 E、磁场强度、磁场强度 H 与波的传播方向相互垂直，是横与波的传播方向相互垂直，是横电磁波（电磁波（TEM波）；波）；媒质的本征阻抗为复数，电场与磁场不同相位，磁场滞媒质的本征阻

10、抗为复数，电场与磁场不同相位，磁场滞后于电场后于电场 角角；在波的传播过程中，电场与磁场的振幅呈指数衰减；在波的传播过程中，电场与磁场的振幅呈指数衰减；波的传播速度（相度）不仅与媒质参数有关，而且与频率波的传播速度（相度）不仅与媒质参数有关，而且与频率有关（有色散）有关（有色散）。第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播弱导电媒质弱导电媒质：11/2cc(1)(1j)j2弱导电媒质中的均匀平面波弱导电媒质中的均匀平面波2 弱导电媒质中均匀平面波的特点弱导电媒质中均匀平面波的特点 相位常数近似于理想介质中的相位常数相位常数近似于理想介质中的相位常数第第131

11、3讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播1良导体良导体：良导体中的均匀平面波良导体中的均匀平面波 良导体中的参数良导体中的参数222ffl波长波长：p2vf相速相速：金、银、铜、铁、铝等金属金、银、铜、铁、铝等金属对于无线电波均是良导体。对于无线电波均是良导体。例如铜例如铜：181.04 10ff1/f2foj45ccj2e(1j)ff本征阻抗本征阻抗：良导体中电磁波的良导体中电磁波的磁场的相位滞后于电磁磁场的相位滞后于电磁45o。第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播电磁波的频率越高，衰减系数越大，高频电磁波只能存在电磁波的

12、频率越高，衰减系数越大，高频电磁波只能存在于良导体的表面层内，称为趋肤效应。于良导体的表面层内，称为趋肤效应。趋肤深度趋肤深度 趋肤深度趋肤深度 mEmeEmmeeEE11f1 趋肤效应趋肤效应第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播1(1)(1j)sssfZRjXj表面阻抗表面阻抗 Zszxy1O良导体中的体电流良导体中的体电流xz1良导体表面的等效面电流良导体表面的等效面电流oy表面电流表面电流第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播铜：铜：704 10 H/m,75.8 10 S/mm1033.950106.6H

13、z5032，fm106.610106.6MHz1562，fm106.61010106.6GHz10792，f第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播一些金属材料的趋肤深度和表面电阻一些金属材料的趋肤深度和表面电阻材料名称材料名称电导率电导率/(S/m)趋肤深度趋肤深度/m表面电阻表面电阻RS /银银6.17107 紫铜紫铜5.8107 铝铝3.72107 钠钠 2.1107 黄铜黄铜1.6107 锡锡0.87107 石墨石墨0.0110772.52 10f72.61 10f73.26 10f75.01 10f0.064/f0.066/f0.083/f0.1

14、1/f0.13/f0.17/f1.6/f第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播色散与群速色散与群速电磁波的色散电磁波的色散：波的相速随频率变化波的相速随频率变化群速群速：调制信号包络波传播的速度调制信号包络波传播的速度信息通过电磁波传输时均具有一定的频带宽度，并通常以信息通过电磁波传输时均具有一定的频带宽度，并通常以调制载波的方式搭载在一个高频电磁波上进行传输。调制载波的方式搭载在一个高频电磁波上进行传输。使电磁波产生色散的媒质称为使电磁波产生色散的媒质称为色散媒质色散媒质例：导电媒质是色散媒质！例：导电媒质是色散媒质！例如：一个信号调幅电磁波的传播例如

15、：一个信号调幅电磁波的传播第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播 两个振幅均为两个振幅均为Em、角频率分别为、角频率分别为0+和和0、相位、相位常数分别为常数分别为 0+和和0 的同向行波的同向行波振幅，包络波，以角频率振幅，包络波，以角频率 缓慢变化缓慢变化 不同频率电磁波的叠加不同频率电磁波的叠加行波因子，代表沿行波因子，代表沿z 轴传播的行波轴传播的行波1m00(,)cos()()xE z te Etz 12m00(,)(,)(,)2cos()cos()xE z tEz tEz teEtztz 2m00(,)cos()()xEz te Etz合成波

16、电场合成波电场第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播m(,)cos()cos()xE z te Etztz包络波，速度包络波，速度vgz载波，速度载波，速度vp第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播dd1pppgvvvv 无色散无色散 正常色散正常色散 反常色散反常色散 群速群速vg：包络波的恒定相位点推进速度包络波的恒定相位点推进速度gpppppppppgvvvvvvvvvvvddddddddd)(ddd由由 相速相速vp：载波的恒定相位点推进速度载波的恒定相位点推进速度pvtzC0dlimdgv zconstt

17、pgpvvv,0ddpgpvvv,0ddpgpvvv,0dd第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播 例例1 1 频率为频率为9.4GHz的均匀平面波在聚乙烯中传播，设其为无的均匀平面波在聚乙烯中传播，设其为无耗材料，相对介电常数为耗材料，相对介电常数为r=2.26。若磁场的振幅为。若磁场的振幅为7mA/m，求，求相速、波长、波阻抗和电场强度的幅值。相速、波长、波阻抗和电场强度的幅值。9r2.26,9.4 10 Hzf 解解：由题意由题意因此因此800r1.996 10m/s2.26vvv891.996 102.12m9.4 10vfl0r3772512.

18、263mm7 102511.757V/mEH第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播 解：解：1(,)cos()A/m3yH z tetz V/m)cos(40)(),(),(0zteetzHtzExz220.21 m,30l8893 1045101.43 10Hz/15cflV/m)301090cos(40),(8ztetzExrad/m30因因 ，故，故81(,)cos(90 1030)A/m3yH z tetz 则则 例例2 2 均匀平面波的磁场强度的振幅为均匀平面波的磁场强度的振幅为 A/m，相位常数为，相位常数为30 rad/m，在空气中沿在空气

19、中沿 方向传播。若方向传播。若 的方向为的方向为 ，试写，试写出出 和和 的表示式，并求出频率和波长。的表示式，并求出频率和波长。zeEH13yeH第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播 例例3 3 频率为频率为100Mz的均匀电磁波，在一无耗媒质中沿的均匀电磁波，在一无耗媒质中沿+z方向方向传播，其电场传播，其电场 。已知该媒质的相对介电常数。已知该媒质的相对介电常数r=4、相对磁、相对磁导率导率r=1，且当，且当t=0、z=1/8 m 时，电场值为幅值时，电场值为幅值10-4 V/m。试求试求电场强度和磁场强度的瞬时表示式。电场强度和磁场强度的瞬时表

20、示式。xxEEe 解：解：设电场强度的瞬时表示式为设电场强度的瞬时表示式为4(,)10cos()xxxz tEtkzEee822 10rad/sf8rr82 1044 rad/m3 103kc 由于由于t=0、z=1/8 m 时，电场达到幅值，得时，电场达到幅值，得式中式中41386kz第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播484(,)10cos(2 10)36xE z tetz484110cos2 10()V/m38xetz11zyxHeEeE0r60481041(,)cos2 10()A/m6038yH z tetz所以所以磁场强度的瞬时表示式为磁场

21、强度的瞬时表示式为式中式中因此因此第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播 解：解：（1）因为因为 ，所以，所以jmek rHH22(3)(4)5k m24xyzHe Aee，43xyzk rk xk yk zxz403xyzkkk、，43xzkee则则（2）222m55kl，Hz105.75/210388lcf 例例4 4 在空气中传播的均匀平面波的磁场强度的复数表示式为在空气中传播的均匀平面波的磁场强度的复数表示式为j(43)(24)exzxyzHe Aee k式中式中A为常数。求：（为常数。求：（1）波矢量）波矢量 ；（；（2）波长和频率；（）波长和

22、频率；（3）A的值；（的值；（4）电场强度的复数形式；（）电场强度的复数形式；（5）平均坡印廷矢量。）平均坡印廷矢量。第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播（3）m4()0 23 40k HA 3A（4）0n()()E rH rej(43)j(43)43120(324)e()55120(1.251.6)exzxyzxzxzxyzeeeeeeee*avj(43)j(43)*21Re21Re 120(1.251.6)e2(324)e1229(43)W mxzxyzxzxyzxzSEHeeeeeeee（5）第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无

23、界空间中平面电磁波的传播 解解：海水的参数：海水的参数：=4 S/m、r=81、r=1，当，当 f=100kHz时，有时，有565p0pgp22()631dd631 1(635 1010 m/s 5 10 m/s631 1121)dd2pvvvvv：由得群速1，可视为良导体可视为良导体 1.26 rad/m5p 5 10 m/sv vg vp 反常色散媒质反常色散媒质 例例5 5 载频为载频为 f=100kHz 的窄频带信号在海水中传播，试求的窄频带信号在海水中传播，试求群速。群速。第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播 例例6 6 一线极化波在海水中传

24、播，取一线极化波在海水中传播，取+z 轴方向为传播方向。已轴方向为传播方向。已知海水的媒质参数为知海水的媒质参数为r =81、r=1、=4 S/m，在，在 z=0 处的电场处的电场Ex=100cos(107t)V/m。求：。求：（1）衰减常数、相位常数、本征阻抗、相速、波长及趋肤深度；）衰减常数、相位常数、本征阻抗、相速、波长及趋肤深度；（2）电场强度幅值减小为）电场强度幅值减小为z=0 处的处的 1/1000 时，波传播的距离时，波传播的距离解解：（1）根据题意，有根据题意，有710 rad/s6510Hz2f7941801110(10)8036所以所以此时海水可视为良导体。此时海水可视为良

25、导体。第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播故衰减常数故衰减常数67 5 104 1048.89 Np/mf 77jjj444c10 4 10eee476p10 3.53 10 m/s8.89v220.707 m8.89l110.112 m8.89相位常数相位常数本征阻抗本征阻抗8.89 rad/m相速相速波长波长趋肤深度趋肤深度第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播 （2）令令e-z1/1000，即即ez1000，由此得到电场强度幅值减，由此得到电场强度幅值减小为小为 z=0 处的处的1/1000 时，波传播的距

26、离时，波传播的距离12.302ln10000.777 m8.89z 电磁波在海水中传播时衰减电磁波在海水中传播时衰减很快，尤其在高频时，衰减更为很快，尤其在高频时，衰减更为严重，这给潜艇的通信带来了很严重，这给潜艇的通信带来了很大的困难。若为保持低衰减，工大的困难。若为保持低衰减，工作频率必须很低，但即使在作频率必须很低，但即使在1kHz 的低频下，衰减仍然很明显。的低频下，衰减仍然很明显。(Hz)f(m)海水中的趋肤深度随频率海水中的趋肤深度随频率变化的曲线变化的曲线潜艇的水下通信问题潜艇的水下通信问题第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播 例例7 7

27、 在进行电磁测量时，为了防止室内的电子设备受外界电在进行电磁测量时，为了防止室内的电子设备受外界电磁场的干扰，可采用金属铜板构造屏蔽室，通常取铜板厚度大于磁场的干扰，可采用金属铜板构造屏蔽室，通常取铜板厚度大于5就能满足要求。若要求屏蔽的电磁干扰频率范围从就能满足要求。若要求屏蔽的电磁干扰频率范围从10kHz到到100MHz，试计算至少需要多厚的铜板才能达到要求。铜的参数，试计算至少需要多厚的铜板才能达到要求。铜的参数为为=0、=0、=5.8107 S/m。解解：对于频率范围的低端对于频率范围的低端 fL=10kHz，有，有714495.8 101.04 10112 101036L 71089

28、5.8 101.04 10112 101036H 对于频率范围的高端对于频率范围的高端 fH=100MHz，有，有第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播477110.66 mm 104 105.8 10LLf877116.6m 104 105.8 10HHf53.3mmLd由此可见，在要求的频率范围内均可将铜视为良导体，故由此可见，在要求的频率范围内均可将铜视为良导体，故为了满足给定的频率范围内的屏蔽要求，故铜板的厚度为了满足给定的频率范围内的屏蔽要求，故铜板的厚度 d 至少应为至少应为第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电

29、磁波的传播电磁波的极化电磁波的极化极化的概念极化的概念 线极化波线极化波圆极化波圆极化波椭圆极化波椭圆极化波极化波的分解极化波的分解极化波的工程应用极化波的工程应用第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播接收效果好接收效果好接收效果差接收效果差第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播立立 体体 电电 影影 第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播波的极化表征：在空间给定点上，电磁场矢量的波的极化表征：在空

30、间给定点上，电磁场矢量的方方向随时间向随时间变化的特性变化的特性,是电磁理论中的一个重要概念。是电磁理论中的一个重要概念。波的极化波的极化极化的概念极化的概念 第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播极化的三种形式极化的三种形式：线极化线极化：电场强度矢量的端点轨迹为一直线段电场强度矢量的端点轨迹为一直线段圆极化圆极化：电场强度矢量的端点轨迹为一个圆电场强度矢量的端点轨迹为一个圆椭圆极化椭圆极化：电场强度矢量的端点轨迹为一个椭圆电场强度矢量的端点轨迹为一个椭圆极化的描述极化的描述 在电磁波传播空间的给定点处，电场强度矢量的端点随在电磁波传播空间的给定点处，

31、电场强度矢量的端点随时间变化的轨迹时间变化的轨迹。第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播mm(0,)cos(),(0,)cos()xxxyyyEtEtEtEt设均匀平面波沿设均匀平面波沿+z 方向传播，则其一般表示为方向传播，则其一般表示为(,)(,)(,)xxyyE z te Ez te Ez t矢端轨迹方程矢端轨迹方程2222mm(0,)cos()cos()(0,)cos()()arctan arctan(0,)cos()xxyyyymyxxmxEtEtEtEtEttEtEt（一）矢端的参数方程（一）矢端的参数方程 一般为非线一般为非线极化极化（二）

32、矢端轨迹方程（二）矢端轨迹方程 22222mmmm2cossinyxyxxyxyEE EEEEEEmm(,)cos()(,)cos()xxxyyyEz tEtkzEz tEtkzyx第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播m2md(sin)dtcos()sin ,xyyxxxEEt线极化线极化0 :or0:左旋极化左旋极化(z向波向波)0:右旋极化右旋极化(z向波向波)右旋极化右旋极化(-z向波向波)左旋极化左旋极化(-z向波向波)说明说明:1)矢端的时间变化规律，决定于各分量幅度和初相的大小矢端的时间变化规律，决定于各分量幅度和初相的大小 2)任意极化均

33、可由线极化合成得到！任意极化均可由线极化合成得到！极化的三种形式极化的三种形式第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播线极化波线极化波2222mm(0,)(0,)(0,)cos()xyxyyEtEtEtEEtmmarctan()yxEE 随时间变化随时间变化 结论结论：任何两个任何两个同频率、同传播方向同频率、同传播方向且且极化极化方向互相垂直的方向互相垂直的 线极化波，当它们的线极化波，当它们的相位相同相位相同或或相差为相差为时，其合成波为时，其合成波为 线极化波线极化波。常数常数 条件条件：或或00 则矢端参数方程简化为：则矢端参数方程简化为：0yx第

34、第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播圆极化波圆极化波mmm /2xyEEE、条件条件：常数常数 结论结论：任何两个任何两个同频率、同传播方向同频率、同传播方向且且极化极化方向互相垂直的线极化方向互相垂直的线极化 波，当它们的波，当它们的振幅相同、相位差为振幅相同、相位差为/2 时，其合成波为时，其合成波为 圆极化波圆极化波。矢端方程矢端方程：222mxyEEE2左旋圆极化波左旋圆极化波2 右旋圆极化波右旋圆极化波arctan tan()()xxtt 合成波电场与合成波电场与+x 轴的夹角轴的夹角 特点特点：合成波电场的大小不随时间改变，但方向却随时间变化

35、，合成波电场的大小不随时间改变，但方向却随时间变化，电场的矢端在一个圆上并以角速度电场的矢端在一个圆上并以角速度 旋转旋转。第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播右旋圆极化波右旋圆极化波oExEyExE Ey 左旋圆极化波：左旋圆极化波：右旋圆极化波：右旋圆极化波：/2/2 左旋圆极化波左旋圆极化波oxEEyExEyE第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播一般情况下，一般情况下，22222mmmm2cos()sin()yxyxxyxyEE EEEEEE椭圆极化波椭圆极化波 特点特点：合成波电场的大合成波电场的大 小

36、和方向都随时间小和方向都随时间 改变，其端点在一改变，其端点在一 个椭圆上旋转。个椭圆上旋转。第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播 合成波极化的小结合成波极化的小结线极化：线极化：0、。0，在，在1、3象限；象限；，在，在2、4象限象限 椭圆极化：椭圆极化：一般情况一般情况 对对+z 方向波，方向波，0 ，左旋；，左旋；0，右旋，右旋 圆极化：圆极化：/2，ExmEym。对对+z 方向波，方向波，“”，左旋圆极化；，左旋圆极化；“”，右旋圆极，右旋圆极化化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和相位差和相位差

37、 yx极化形式极化形式第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播极化波的分解极化波的分解q 任何一个线极化波都可以表示成旋向相反、振幅相等的两圆极任何一个线极化波都可以表示成旋向相反、振幅相等的两圆极化波的叠加化波的叠加,即即q 任何一个椭圆极化波也可以表示成旋向相反、振幅不等的两圆任何一个椭圆极化波也可以表示成旋向相反、振幅不等的两圆极化波的叠加，即极化波的叠加，即jjjmmme(j)e(j)e22kzkzkzxxyxyEEEe Eeeeejmmmmmmjj()ejj(j)e(j)e22kzxxyyxyxykzkzxyxyEe Ee EEEEEeeeeq

38、任何一个线极化波、圆极化波或椭圆极化波可分解成两个线极任何一个线极化波、圆极化波或椭圆极化波可分解成两个线极化波的叠加化波的叠加第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播电磁波极化的工程应用电磁波极化的工程应用极化波的工程应用极化波的工程应用在雷达目标探测的技术中，利用目标对电磁波散射过程在雷达目标探测的技术中，利用目标对电磁波散射过程中改变极化的特性实现目标的识别中改变极化的特性实现目标的识别无线电技术中，利用天线发射和接收电磁波的极化特性，无线电技术中，利用天线发射和接收电磁波的极化特性，实现最佳无线电信号的发射和接收。实现最佳无线电信号的发射和接收。在

39、光学工程中利用材料对于不同极化波的传播特性设计在光学工程中利用材料对于不同极化波的传播特性设计光学偏振片等等光学偏振片等等第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播 例例8 说明下列均匀平面波的极化方式说明下列均匀平面波的极化方式。jjmmejekzkzxyEe Ee Emmsin()cos()44xyEe Etkze Etkzmmsin()2cos()xyEe EtkzeEtkz(1)(2)(3)解：解：（1）（2）（3）mm,xyEE0,22xy 、mm,xyEE0,22xy、,044xy 、右旋圆极化波右旋圆极化波线极化波线极化波右旋椭圆极化波右旋椭圆

40、极化波31(,)()cos()V/m22xyzE r teeetxyz（4）（4）线极化波线极化波第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播mmm43j 5jxyzRIEeeeEEm434355xyRxyeeEeem5IzEemm()(1525)(34)0RIxyxyEEkeeee mm0RIEEm0REkm0IEk34xykee345xyneekek22345k m()(43j 5)123j50 xxyyzzxyzyzk Ee ke ke keeekk xxyyzzke ke ke km43j 5xyzEeeej(3)()(43j 5)eV/myzx k y k zxyzE reee第第1313讲讲 均匀无界空间中平面电磁波的传播均匀无界空间中平面电磁波的传播练习题练习题思考题：思考题：5.1，5.3，5.6，5.9，5.11,5.13,5.14,5.16习题：习题：5.3,5.4,5.6,5.7,5.18,5.22