电磁波反射与透射共64页文档
均匀平面电磁波的反射与透射
η1
Eτ m
= e x Eim (e− β1z + Γe + β1z ) = e x Eim [(1 + Γ)e − β1z + j 2Γ sin β1 z ]
E = Ei + Er = Eim (e − β1z + Γe + β1z ) = Eim (1 + Γe2 jβ1z ) = Eim [1 + Γ cos(2β1 z ) + jΓ sin(2 β1 z )]
1+ Γ = 1+
η 2 − η1 2η 2 = =τ η 2 + η1 η 2 + η1
◇2区为理想导体 η2 = 0
此时将被全部反射，并在1区形成驻波。 则 Γ = −1,τ = 0 此时将被全部反射，并在1区形成驻波。
◇1区为空气，2区为良导体，则2区的电磁波衰减很快，即良导体中的电磁波只 区为空气， 区为良导体， 区的电磁波衰减很快， 存在于表面，这一现象称为集肤效应。 存在于表面，这一现象称为集肤效应。 1 定义集肤深度 集肤深度： 所传播的距离， 表示。 定义集肤深度：电磁波场量的振幅衰减到表面值的 所传播的距离，用 δ 表示。 e 则 表示表面电流密度， 若用 J 0 表示表面电流密度， 1 −αδ 则距表面z 则距表面z处的电流密度 e =
讨论： 讨论：1、合成波的性质
λ ◇对任意时刻t在 β z = −nπ or z = −n ( n = 0,1,2,.....) 电场皆为零。 对任意时刻 在 电场皆为零。 2 π λ or z = − ( 2n + 1) ( n = 0,1,2,.....) 磁场皆为零。 对任意时刻t在 磁场皆为零。 ◇对任意时刻 在 β z = − ( 2n +1) 2 4 ωt = 0 π π 3π ωt = π 5π 3π 7π ωt = 2π ωt = ωt = ωt = ωt = ωt = ωt = 4 2 4 4 2 4
电磁波的传播-第二部分 均匀平面电磁波的反射与透射
第四章 电磁波的传播讨论电磁场产生后在空间传播的情形和特性。
分三类情形讨论：一：平面电磁波在无界空间的传播问题二. 平面电磁波在分界面上（半无界空间）的反射与透射问题；三.在有限空间传播-导行电磁波第二部分 均匀平面电磁波的反射与透射导言：前面讨论了均匀平面波在单一媒质中的传播规律。
然而，电磁波在传播过程中不可避免地会碰到不同形状的分界面，为此需研究波在分界面上所遵循的规律和传播特性。
为分析方便，我们仅考虑不同介质分界面为无线把平面的情况（即半无界空间）情形。
一般说来，电磁波在传播过程中遇到两种不同波阻抗的介质分界面时，在分界面上，将有一部分能量被反射回来，形成反射波；另一部分或透过界面继续传播，形成透射波。
本部分主要内容：讨论一般均匀平面电磁波和时谐电磁波在分界面上的反射与透射问题；学习方法：本部分所要解决的问题是在已知入射波的频率、振幅、极化、传播方向和两介质的介电常数条件下，确定反射波和透射波的。
在分界面上，电磁场满足边界条件，所以，问题的实质就是如何利用边界条件求解反射波和透射波。
由于任意极化的入射波总可以分解成两个相互垂直的线极化波，所以，我们只讨论线极化均匀平面电磁波向无限大不同介质分界面垂直入射和斜入射的反射和透射。
学习要求：①掌握如何利用边界条件确定反射波和透射波；②记住全空间电磁波表达式（各种情形的）；③记住反射、透射系数等。
④会举一反三，灵活应用。
§ 4.1均匀平面电磁波向平面分界面的垂直入射前面讨论了均匀平面波在单一媒质中的传播规律。
然而，电磁波在传播过程中不可避免地会碰到不同形状的分界面，为此需研究波在分界面上所遵循的规律和传播特性。
为分析简便，假设分界面为无限大的平面，如图4.1-1所示，在分界面上取一点作坐标原点，取z 轴与分界面垂直，并由媒质Ⅰ指向媒质Ⅱ。
我们把在第一种媒质中投射到分界面的波称为入射波.把透过分界面在第二种媒质中传播的波称为透射波（transmitted wave ）,把从分界面上返回到第一种媒质中传播的波称为反射波（reflected wave ）.设图4.1-1中媒质Ⅰ是理想介质(01=σ)，媒质Ⅱ是理想导体(∞→2σ)，均匀平面波由媒质Ⅰ沿z 轴方向向媒质Ⅱ垂直入射，由于电磁波不能穿入理想导体，全部电磁能量都将被边界反射回来。
电磁波的反射和透射
第2章 无线通信基础
图2-5 电磁波频谱图
第2章 无线通信基础
第2章 无线通信基础
地球表面波传播的另一个缺点是：由于地球表面波的频 率较低，因此发射设备体积庞大，造价高，天线架设困难。 此外，使用地球表面波传播的通信系统都只能是窄带系统， 不能实现宽带通信。
第2章 无线通信基础
在远场区，电磁场以辐射成分为主，感应场成分衰减到 可以忽略不计，并且辐射电磁场只有电场的θ分量和磁场的 φ分量，其余的场分量均等于0。远场区d处的辐射电磁场强 度表达式为
E
j0i0l sin 4π 0c2d
e j0 (td / c)
jEej0 (td / c)
第2章 无线通信基础
多径衰落现象对通信效果的影响非常大，当接收机天线 处在深衰落位置点上时，甚至会造成通信中断。图2-2示出 了无线通信接收信号电平的大尺度路径损耗与小尺度衰落的 实测曲线。图中快速起伏的曲线代表小尺度衰落引起的接收 信号电平快速变化，粗实线表示平均接收信号电平，该电平 反映的是接收信号慢衰落或大尺度损耗的情况，平均接收信 号电平值主要取决于接收机与发射机之间的距离和大型孤立
H Er
j0i0l sin e
4πcd E H r H
j0 ()
jHej0 (td / c)
（2-1-1）
第2章 无线通信基础
式中, c为光速; ω0为角频率; sinθ表示线性辐射体在不同的 方向上辐射强度不同，因此线性辐射体的电磁辐射是有方向 性的。
高中物理电磁波的反射与透射
高中物理电磁波的反射与透射关键信息项：1、电磁波反射与透射的定义及原理定义：＿___________________________原理：＿___________________________2、反射与透射过程中的物理量变化电场强度：＿___________________________磁场强度：＿___________________________波的频率：＿___________________________波的波长：＿___________________________3、反射与透射系数的计算方法反射系数：＿___________________________透射系数：＿___________________________4、影响反射与透射的因素介质特性：＿___________________________入射角：＿___________________________电磁波频率：＿___________________________5、实验验证方法及步骤实验器材：＿___________________________实验步骤：＿___________________________数据处理与分析：＿___________________________11 电磁波反射与透射的基本概念电磁波在传播过程中，当遇到两种介质的分界面时，会发生反射和透射现象。
电磁波的反射是指一部分电磁波在分界面处返回原介质的现象，而透射则是指一部分电磁波穿过分界面进入另一种介质继续传播的现象。
111 反射与透射的定义反射是指电磁波在遇到障碍物或介质分界面时，改变传播方向返回原介质的现象。
透射是指电磁波穿过介质分界面，进入另一种介质继续传播的现象。
112 反射与透射的原理反射和透射现象可以用电磁波的波动理论来解释。
当电磁波到达分界面时，由于介质的电磁特性不同，会导致电场和磁场在分界面处发生不连续，从而产生反射和透射波。
第07章 平面电磁波的反射与透射
X
k
r 0
Er
Hr
Y
Et
Ht
k t0
Z
Ei
Hi
反射波： r H r k e z E
r 0
k i0
1 , 1 , 1
透射波： t H t k e z E
t 0
2 , 2 , 2
图7-1 介质与介质分界面的垂直入射
第七章 平面电磁波的反射与透射
电磁场与电磁波理论基础
三个波的复矢量表达式为
(7-8)
1 1
(7-9)
得到
i r E1 ( z ) e x E0e jk1z E0 e jk1z 1 i jk1z r jk1z E0 e H1 ( z ) e y E0e 1
第七章 平面电磁波的反射与透射
2 j 2 , 2 2 kc 2 2 2 2 2
(7-4)
(7-5)
分别为介质1、介质2的复波数和复本征阻抗。
第七章 平面电磁波的反射与透射
kc2 2 2 j 2 2 2 , 2
(7-6)
在介质2中存在的场就是透射波，即
2 t E2 ( z ) Et ( z ) e x E0 e jkc z t E0 jkc2 z H 2 ( z ) H t ( z ) e y e 2
(7-7)
第七章 平面电磁波的反射与透射
1
1
瞬时表达式为
i i E1 ( z; t ) Re e x E0 e jk1z e jk1z e jt e x 2 E0 sin k1 z sin(t i ) (7-15) 1 i jk1z 1 jk1 z i e e jt e y 2 E0 cos k1 z cos(t i ) e H1 ( z; t ) Re e y E0 1 1
电磁波的反射与透射
电磁波的反射与透射电磁波是一种电场和磁场交替传播的波动现象，可以在真空和物质介质中传播。
在传播过程中，电磁波会与物体相互作用，其中最常见的两种作用是反射和透射。
本文将对电磁波的反射与透射进行详细探讨。
一、电磁波的反射1. 反射现象当一束电磁波照射到平滑的边界上时，会发生反射现象。
反射是指电磁波在边界上遇到阻碍后，按照一定的规律回到原来的介质中。
2. 反射定律根据反射定律，入射角、反射角和垂直于边界的法线之间的夹角满足如下关系：入射角 = 反射角3. 反射特点- 反射会使电磁波改变传播的方向，但不会改变其频率；- 反射会导致电磁波的强度发生变化，与入射角、反射系数等因素有关；- 反射现象可以用来解释很多实际现象，如镜子中的反射和声纳测距中的原理等。
二、电磁波的透射1. 透射现象当一束电磁波照射到透明介质的边界上时，一部分电磁波会穿过界面进入到介质中，这种现象称为透射。
2. 透射定律透射定律可以描述透射过程中入射角、透射角和垂直于边界的法线之间的关系：n1sinθ1 = n2sinθ2其中，n1和n2分别是入射介质和透射介质的折射率，θ1和θ2分别是入射角和透射角。
3. 透射特点- 透射会使电磁波改变传播的方向和速度，同时也会改变其频率；- 透射系数可以用来表示电磁波透射过程中的能量损失；- 透射也是很多实际应用的基础，如光纤通信和太阳能电池等。
三、电磁波的反射与透射的应用1. 光的反射与透射光的反射与透射现象应用广泛，如镜子的制作、光的折射现象、实现光的隔离等。
2. 电磁波在无线通信中的应用电磁波的反射与透射在无线通信领域也发挥着重要作用。
通过合理布置天线和准确控制电磁波的反射和透射，可以实现无线信号在建筑物和地形中的传播和覆盖。
3. 电磁波在雷达中的应用雷达是一种利用电磁波的反射和透射原理来探测目标物体的技术。
通过测量电磁波的反射时间和强度，可以获取目标物体的位置、速度和形状等信息。
总结：电磁波的反射与透射是电磁波与物体相互作用的重要表现形式。
第6章 均匀平面电磁波的反射与透射
由此可得
Er 0 2c 1c 1 Ei 0 2c 1c
Et 0 22c 0 Ei 0 2c 1c
第6章
平面电磁波向理想导体的垂直入射时 Er 0 2 c 1c Et 0 22c 1 , 0 Ei 0 2 c 1c Ei 0 2 c 1c 结论： 1)理想导体内透射电磁波不存在。 2)1区的合成电场和磁场： 1z 1z j z j z E1 ex Ei 0e ex Ei 0e ex Ei 0 (e e ) ex 2 jEi 0 sin 1 z
反射波左旋圆极化波透射波入射波右旋圆极化波例4均匀平面波从空气垂直入射到一介质平面时在空气中形成驻波设驻波比为27介质平面处为合成波电场最小点求介质的相对介电常数例5频率为f300mhz的线极化均匀平面电磁波其电场强度振幅值为2vm从空气垂直入射到入射波反射波透射波的平均功率密度为电磁波在多层介质中的传播具有普遍的实际意义如雷达罩吸波涂层等
1c
1c 媒质1中总的合成电磁场为 E1 Ei Er ex ( Ei 0e 1z Er 0e1z ) 1 1z 1z H1 H i H r ey ( Ei 0e Er 0e ) 1c
区域2中透射波电场和磁场
2 z E2 Et ex Et 0e
第6章
第六章 均匀平面电磁波的反射与透射
电磁波入射到介质界面上，会发生反射、折射现象。反射、折 射定律有两个方面的问题： （1）入射角、反射角和折射角之间的关系问题； （2）入射波、反射波和折射波振幅和相位的变化关系。 反射、折射既然发生在界面上，就属于边值问题。从电磁场 理论可以导出反射和折射定律，也从一个侧面证明麦氏方程的正 确性。 本节内容： 1、均匀平面波向平面分界面的垂直入射 2、均匀平面波向多层媒质分界面的垂直入射 3、均匀平面波向理想介质平面分界面的斜入射 4、均匀平面波对理想导体平面的斜入射
电磁场与电磁波(分界面上的反射与透射)课件
目录 CONTENTS
• 引言 • 分界面上的电磁波 • 分界面上电磁波的反射 • 分界面上电磁波的透射 • 分界面上电磁波的特殊情况 • 实验与观察
01
引言
课程简介
本课件主要介绍电磁场与电磁波的基本概念、性质及其在分界面上的反射与透射现 象。
通过本课件的学习，学生将掌握电磁波的传播规律、电磁场的分布特征以及分界面 上波的反射与透射机制。
公式表示
$R approx 1, T approx 0$
不同介质之间的分界面
01
总结词
当电磁波在不同介质之间传播时，由于介质特性的差异，会产生反射和
透射现象。
02 03
详细描述
不同介质之间的分界面会导致电磁波的反射和透射，反射系数和透射系 数取决于入射角、介质性质以及波长等因素。根据不同的情况，反射和 透射的特性会有所不同。
公式表示
$R = frac{Z_2 - Z_1}{Z_2 + Z_1}, T = frac{2Z_2}{Z_2 + Z_1}$
分界面的不连续性
总结词
分界面的不连续性是指两种介质 在分界面上的物理性质不连续， 导致电磁波在分界面上产生突变
。
详细描述
分界面的不连续性会导致电磁波 在入射、反射和透射过程中的相 位、振幅和偏振发生变化。这些 变化取决于分界面的具体性质以
在多层分界面情况下，透射波可 能会发生干涉现象，影响其传播
特性。
05
分界面上电磁波的特殊情况
理想导体与理想介质之间的分界面
总结词
理想导体和理想介质之间的分界面是电磁波传播的一个重要场景，具有独特的反射和透射 特性。
详细描述
电磁波的透射与反射现象
电磁波的透射与反射现象电磁波是一种由电场与磁场相互耦合而成的波动现象。
在日常生活中，我们常常遇到电磁波的透射与反射现象，无论是通过玻璃的阳光、手机信号的传输，还是光线在镜子上的反射等，都是电磁波的表现。
本文将从光的透射、电磁波的反射等方面来探讨电磁波的透射与反射现象。
光的透射是一种常见的电磁波现象。
当光线传播到介质边界时，会发生折射现象。
折射是光线从一种介质传播到另一种介质时改变速度和传播方向的现象。
这是因为不同介质中的光速不同，当光线从一种介质进入另一种介质时，其传播速度发生改变，导致光线传播方向发生偏折。
根据斯涅尔定律的描述，入射角和折射角之间的关系可以通过折射率来表示。
折射率越大，表示光在该介质中的传播速度越慢，所以折射率越大，光线偏折的角度就会越大。
电磁波的反射现象也是我们生活中常见的现象。
当电磁波从一种介质传播到另一种介质时，如果遇到垂直或倾斜的界面，会发生反射现象。
在反射现象中，入射角和反射角是相等的。
这是因为入射光线与界面发生反射时，会保持原有的角度不变，因此光线的入射角和反射角相等。
这种现象在镜子、水面、金属表面等场景中十分常见。
透射与反射现象在日常生活中有着广泛的应用。
其中一个重要的应用领域是光学。
在光学领域中，人们利用透射与反射现象来研究光线的传播和变化规律。
例如，我们通过显微镜来观察微小物体时，利用了光的透射原理。
显微镜通过物镜与目镜的组合，将光线从物体上反射出来的信息放大，使我们能够更加清晰地观察到微小的细节。
另一个应用领域是通信技术。
在无线通信中，电磁波的透射与反射现象是信号传输的基础。
通过设置天线，并利用电磁波的透射和反射原理，我们可以实现电话、无线网络以及卫星通信等各种通信方式。
这些技术的本质就是利用电磁波在空间中的传播和反射来进行信号的传输。
除了在光学和通信领域的应用之外，透射与反射现象还在其他领域中发挥着重要作用。
在建筑设计中，设计师常常利用电磁波的透射与反射原理，来控制建筑物内的光线照射和温度分布，以提供更好的室内舒适度。
9.4垂直入射均匀平面电磁波的反射与透射
9.4 垂直入射平面电磁波的反射与透射1. 垂直入射平面电磁波反射和透射的一般规律前面介绍了均匀平面电磁波在单一媒质中传播的一般规律。
在多种媒质中，电磁波传播的情况更加复杂。
在两种媒质分界面处，存在反射和透射现象。
这里只介绍均匀平面电磁波垂直入射媒质分界面的情况。
设0x =是二种媒质的分界面，左侧为第一种媒质，右侧为第二种媒质。
均匀平面电磁波在第一种媒质中沿x 方向传播，到达分界面后，形成透射波和反射波。
对分界面来说，入射波透过分界面形成透射波，透射波在第二种媒质中继续沿x 方向传播；入射波遇到分界面反射回来形成反射波，则在第一种媒质中沿x -方向传播。
假设入射波电场强度只有y 分量，表示为()11e x yx E +-Γ+=E e 则根据均匀平面电磁波中电场和磁场强度关系，可写出入射波磁场强度()111C1e e x x z z E x H Z ++-Γ-Γ+==H e e 将透射波表示为()22t t e x y x E -Γ=E e ()22t tC2e x z E x Z -Γ=H e 将反射波表示为()11e x yx E Γ--=E e ()11C1e x z E x Z -Γ-=-H e 在第一种媒质中，电磁场()()()11111e e x x y yx x x E E +-ΓΓ-+-=+=+E E E e e ()()()11111C1C1e e x x z z E E x x x Z Z ++--ΓΓ-=+=-H H H e e 在第二种媒质中，电磁场()()22t t 2e x y x x E -Γ==E E e ()()22t t2C2e x z E x x Z -Γ==H H e 在均匀平面电磁波垂直入射情况下，相对于分界面电场和磁场都只有切向分量。
根据分界面衔接条件，当0x =时，有()120(0)=E E()120(0)=H H将电场和磁场表达式代入式 列出二个方程t t 211C C C E E E E E E Z Z Z -+-+⎧-=⎪⎨+=⎪⎩ 解此方程组得反射波和透射波分别与入射波的关系2121()()C C C C Z Z E E Z Z -+-=+ ， 21121()()C C C C C Z Z H E Z Z Z -+-=-+ t 2122()C C C Z E E Z Z +=+ , t 122()C C H E Z Z +=+ 引入反射系数和透射系数21W 21()()C C C C Z Z R Z Z -=+，2W 122()C C C Z T Z Z =+ 则 W E R E -+= ,W 1C R H E Z -+=- t W E T E += ,t W 2C T H E Z += 反射系数W R 和透射系数W T 的关系W W 1T R -=电磁波传播参数C Z ==j Γ===α=β=j Γ=α+β2. 理想导体表面的反射理想导体就是电导率为无限大的导体。