均匀平面波的反射与透射

电磁波与电磁场第四章均匀平面波的反射与透射的知识点：反射系数、透射系数与两种媒质的性质、入射角、入射波的极化方式有关，由菲涅尔公式确定。

均匀平面波的反射与透射

• 电磁波的增透
  • 增透膜的电磁特性
  • 膜的厚度
• 均匀平面波对理想介质的斜入射
  • 此式表明反射波及透射波的相位沿分界面的变化始终与入射波保持一致。因此，该式又称为分界面上的相位匹配条件。
  • 斯耐尔定律
  • 垂直极化波
  • 平行极化波
  • 反射系数、透射系数与两种媒质的性质、入射角、入射波的极化方式有关，由菲涅尔公式确定。
  • 全反射与全透射
    • 全反射条件：非磁性媒质； 电磁波由稠密介质入射到稀疏介质中； 入射角不小于全反射的临界角
      • 透射波仍然是沿分界面方向传播，但振幅在垂直于分界面的方向上按指数规律衰减。这种波称为表面波。
    • 全透射条件：非磁性媒质； 平行极化波； 入射角为布儒斯特角
• 均匀平面波对理想导体平面的斜入射
  • 垂直极化波
    • 特点： 合成波是沿x方向的行波，其振幅沿z方向成驻波分布，是非均匀平面波； 合成波电场垂直于传播方向，而磁场则存在x分量，这种波称为横电波，即TE波；
  • 平行极化波
    • 特点： 合成波是沿x方向的行波，其振幅沿z方向成驻波分布，是非均匀平面波； 合成波磁场垂直于传播方向，而电场则存在x分量，这种波 称为横磁波，即TM波；
• 均匀平面波对多层介质平面的垂直入射
  • 媒质2和媒质3对媒质1和2交界处的反射系数的影响，可以用一种等效媒质来 代替，此等效媒质的波阻抗即为等效波阻抗 。
  • 自右向左逐一计算各条分界面处的等效波阻抗，直至求得第一条边界处的等效波阻抗后，即可计算总反射系数。
• 均匀平面波对分界面的垂直入射
  • 如果媒质2是理想导体，则电场有波节点和波腹点。 电磁波的H和E在时间上有Π/2的相移，在空间上错开四分之一波长，电场的波节点正好是磁场的波腹点。 坡印廷矢量的平均值为零，不发生能量的传输，仅在两个波节间进行电场能量和磁场能量的交换。
  • 如果媒质1和媒质2都是理想介质。若媒质2的波阻抗大于媒质1，则反射系数大于1，反射波电场与入射波电场同向；反之，反向。 合成波为行驻波。驻波比S,定义为驻波的电场强度振动幅值的最大值于最小值之比。当反射系数为0时，S=1，为行波；当反射系数为+-1时，S=∞，是纯驻波；其余为混合波，S越大，驻波分量越大。
• 电磁场的边界条件
  • 电场
    • 切向
    • 法向
  • 磁场
    • 切向
    • 法向