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1、第20讲电磁场与电磁波1第1页，共19页，编辑于2022年，星期一6.3 6.3 均匀平面波对理想介质分界平面的斜入射均匀平面波对理想介质分界平面的斜入射 沿沿+z方向传播的均匀平面波方向传播的均匀平面波复习复习:沿任意方向传播的均匀平面波沿任意方向传播的均匀平面波沿沿 传播方向的均匀平面波传播方向的均匀平面波 沿任意方向传播的均匀平面波沿任意方向传播的均匀平面波 波传播方向波传播方向 z y x o rne等相位等相位 面面 P(x,y,z)yzxo沿沿z方向传播的均匀平面波方向传播的均匀平面波P(x,y,z)波传播方向波传播方向r等相位等相位 面面 2第2页，共19页，编辑于2022年，星
2、期一 当当平平面面波波向向平平面面边边界界上上以以任任意意角角度度斜斜投投射射时时，同同样样会会发发生生反反射射与与透透射射现现象象，而而且且通通常常透透射射波波的的方方向向与与入入射射波波不不同同，其其传传播播方方向向发发生生弯弯折折，因因此此，这这种种透透射射波波又又称称为为折折射波。射波。入射面入射面：入射线与边界面法线构成的平面：入射线与边界面法线构成的平面反射角反射角r：反射线与边界面法线之间的夹角：反射线与边界面法线之间的夹角入射角入射角i：入射线与边界面法线之间的夹角：入射线与边界面法线之间的夹角折射角折射角t：折射线与边界面法线之间的夹角：折射线与边界面法线之间的夹角均匀平面波
3、对理想介质分界面的斜入射均匀平面波对理想介质分界面的斜入射 irtzxyiE/iEiE入射波入射波 反射波反射波 透射波透射波 分界面分界面 入射面入射面/rErErEtEtE/tEikrktk3第3页，共19页，编辑于2022年，星期一6.3.1 反射定律与折射定律反射定律与折射定律可以证明可以证明均匀平面波对理想介质分界面的斜入射均匀平面波对理想介质分界面的斜入射 irtzxyiE/iEiE入射波入射波 反射波反射波 透射波透射波 分界面分界面 入射面入射面/rErErEtEtE/tEikrktk该式称为分界面上的该式称为分界面上的相位匹配条件相位匹配条件。由由，得，得 反射角反射角 r
4、等于入射角等于入射角 i （斯耐尔反射定律斯耐尔反射定律）4第4页，共19页，编辑于2022年，星期一 折射角折射角 t 与入射角与入射角 i 的关系；的关系；（斯耐尔折射定律斯耐尔折射定律）式中式中 ，。由由，得，得 斯耐尔定律描述了电磁波反射和折射规律，具有广泛应用。斯耐尔定律描述了电磁波反射和折射规律，具有广泛应用。上述两条结论总称为斯耐尔定律。上述两条结论总称为斯耐尔定律。5第5页，共19页，编辑于2022年，星期一 斜斜投投射射时时的的反反射射系系数数及及透透射射系系数数与与平面波的极化特性有关。平面波的极化特性有关。6.3.2 6.3.2 反射系数与折射系数反射系数与折射系数任意极
5、化波平行极化波垂直极化波任意极化波平行极化波垂直极化波定义（如图所示定义（如图所示)平行极化波平行极化波:电场方向与入电场方向与入 射面平行的平面波；射面平行的平面波；垂直极化波垂直极化波:电场方向与入电场方向与入 射面垂直的平面波；射面垂直的平面波；均匀平面波对理想介质分界面的斜入射均匀平面波对理想介质分界面的斜入射 irtzxyiE/iEiE入射波入射波 反射波反射波 透射波透射波 分界面分界面 入射面入射面/rErErEtEtE/tEikrktk 根根据据边边界界条条件件可可推推知知，无无论论平平行行极极化化波波还还是是垂垂直直极极化化波波在在平平面面边边界界上上被被反反射射和和折折射射
6、时时，极极化化特特性性都都不不会会发发生生变变化化，即即反反射射波波及及折折射射波波与与入入射射波波的的极化特性相同。极化特性相同。6第6页，共19页，编辑于2022年，星期一1、垂直极化波的反射系数与透射系数、垂直极化波的反射系数与透射系数媒质媒质1中的入射波：中的入射波：由于由于故故介质介质1 1介质介质2 2z zx入射波入射波反射波反射波透射波透射波7第7页，共19页，编辑于2022年，星期一媒质媒质1中的反射波：中的反射波：由于由于故故介质介质1 1介质介质2 2z zx入射波入射波反射波反射波透射波透射波8第8页，共19页，编辑于2022年，星期一媒质媒质1中的合成波：中的合成波：
7、9第9页，共19页，编辑于2022年，星期一媒质媒质2 2中的透射波：中的透射波：介质介质1 1介质介质2 2z zx入射波入射波反射波反射波透射波透射波故故由于由于10第10页，共19页，编辑于2022年，星期一分界面上电场强度和磁场强度的切向分量连续，有分界面上电场强度和磁场强度的切向分量连续，有对于非磁性介质，对于非磁性介质，120，则，则菲涅尔公式菲涅尔公式11第11页，共19页，编辑于2022年，星期一2、平行极化波的反射系数与透射系数、平行极化波的反射系数与透射系数由于由于故故 媒质媒质1中的入射波中的入射波介质介质1 1介质介质2 2z入射波入射波反射波反射波透射波透射波x12第
8、12页，共19页，编辑于2022年，星期一由于由于故故介质介质1 1介质介质2 2z入射波入射波反射波反射波透射波透射波x其中其中 媒质媒质1中的反射波中的反射波13第13页，共19页，编辑于2022年，星期一 媒质媒质1中的合成波中的合成波14第14页，共19页，编辑于2022年，星期一其中其中 媒质媒质2中的透射波中的透射波介质介质1 1介质介质2 2z入射波入射波反射波反射波透射波透射波x15第15页，共19页，编辑于2022年，星期一分界面上电场强度和磁场强度切向分量连续：分界面上电场强度和磁场强度切向分量连续：对于非磁性介质，对于非磁性介质，120，则则菲涅尔公式菲涅尔公式16第16
9、页，共19页，编辑于2022年，星期一 小结小结 分界面上的分界面上的相位匹配条件相位匹配条件 反射定律反射定律 折射定律折射定律 或或 反射系数、折射系数与两种媒质性质、入射角大小以及反射系数、折射系数与两种媒质性质、入射角大小以及 入射波的极化方式有关，由菲涅尔公式确定入射波的极化方式有关，由菲涅尔公式确定17第17页，共19页，编辑于2022年，星期一垂直极化波垂直极化波平行极化波平行极化波/40.20.40.60.81.0/20.0透射系数透射系数反射系数反射系数/4/20.20.40.60.81.00.0透射系数透射系数反射系数反射系数 布儒斯特角布儒斯特角b：使平行极化波的反射系数等于：使平行极化波的反射系数等于0 的角的角18第18页，共19页，编辑于2022年，星期一第第2020次课结束！次课结束！19第19页，共19页，编辑于2022年，星期一