电磁场与电磁波part5--均匀平面波在无界空间的传播

目录

1、相位速度

2、波阻抗

3、理想介质中均匀平面波的传播特点

4、色散现象

5、导电媒质中均匀平面波的传播特点

6、趋肤效应

7、电磁波的极化


1、相位速度

电磁波的等相位面在空间中的移动速度(相速)

在自由空间(自由空间的光速)

2、波阻抗

电场与磁场之比 \eta 具有阻抗的量纲,称为波阻抗

自由空间中

磁场与电场之间满足

可见:电场E、磁场H与传播方向 e_{z} 之间相互垂直,且遵循右手螺旋关系。

3、理想介质中均匀平面波的传播特点

(1)电场E、磁场H与传播方向e_{z}之间相互垂直,是横电磁波(TEM波)

(2)电场与磁场的振幅不变

(3)波阻抗为实数,电场与磁场同相位

(4)电磁波的相速与频率无关

(5)电场能量密度等于磁场能量密度

4、色散现象

由于 \beta 与电磁波的频率不是线性关系,因此在导电媒质中,电磁波的相速 V_{p} = \frac{w}{\beta } 是频率的函数,即在同一种导电媒介中,不同频率的电磁波的相速是不同的,这种现象称为色散。

(故导电媒质是色散媒质)

5、导电媒质中均匀平面波的传播特点

(1)电场E、磁场H与传播方向e_{z}之间相互垂直,仍是横电磁波(TEM波)

(2)电场与磁场的振幅呈指数衰减

(3)波阻抗为复数,电场与磁场不同相位

(4)电磁波的相速与频率有关

(5)平均磁场能量密度大于平均电场能量密度

6、趋肤效应

良导体中的电磁波局限于导体表面附近的区域,工程上常用趋肤深度\delta(或穿透深度)来表征电磁波的趋肤程度。

7、电磁波的极化

在空间任意给定点上,合成波电场强度矢量E的大小和方向都可能会随时间变化,这种现象称为电磁波的极化。

用电场强度矢量的端点随时间变化的轨迹来描述:

若轨迹是直线,则称为直线极化;

若轨迹是圆,则称为圆极化;

若轨迹是椭圆,则称为椭圆极化。

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