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1、第七章 电磁波传播的理论基础内容提要：1. 平面波反射与折射的基本规律平面波在传播过程中如遇到媒质界面，则产生反射与折射，入射波与反射波迭加所形成界面一侧的场与界面另一侧的折射波应满足边界条件。因此可推出关于波的方向关系，即反射定律与折射定律；波的振幅关系，即菲涅尔公式。反射定律、折射定律：入射波、反射波与折射波共面、同频，且 ri121212sinnVkpt 菲涅尔公式： tiirEcoss12tiiitT12tiirEcoss211tiiitT211对于非磁性电介质， , ,212112n)sin(sicos21 tii ii )i(i21tiiinT)(sicos2121 tiii ii
2、 tgiiinT21212scos对于磁性介质， , ,212112ticoscs12tiiT12ticoscs211tiiT211全反射与全透射全反射：对非磁性介质 ，如果 ， ， 时， 发0212112sincsint1生全反射，则临界角全透射：对非磁性介质，当平行极化波以布鲁斯特角 入射时，1212sintgB，发生全透射。01如果是导电媒质，用 代替 ，则反射定律、折射定律及菲涅尔公式仍可应j 用。2. 导电介质中的均匀平面波波动方程： 02EkH其中 )(22jknj上式中取 与 同方向， 与 的具体表示是教材中（7-3-9）式。平面波的解： rnjrkjeEe00H1其中 波的特点
3、：a) 电磁波为 波。 、 、 相互垂直，服从右手螺旋关系; b) 为TEMHK复数。 、 间存在相位差; c) 相速 与频率有关，损耗媒质为色散媒质; d) EHpV电磁波是一衰减的行波，起穿透深度 。1特例：良导体 20452)(jejpV群速 ：群速即波色移动的速度。p三维： zyxp keke)(0一维： dVdkVppp3. 电磁波的衍射在衍射孔尺寸 时，忽略电磁在孔边缘上偏振性质的影响，即忽略电磁场的矢量性，而用标量理论求解，从标量波动方程得到的 Kirchhoff 公式为：)(1()41)( dskerjkrr jRs 特例：小孔衍射。在基尔霍夫所作的两个假设条件下a）小孔上 与
4、 与 入射波相同b）小孔以外不透明屏上 ，0可得求解区域中任意一点 处的场振幅为：p)(4)( )(00dseRjkArjkSa 其中 ， 、 分别是光源与场点指向屏的单位矢量。 为0)(jkReAr aS孔面积。4. 各向异性介质中的电波传播若 与 的方向不一致，且各方向的极化率不同，即极化率是张量。这种媒质是各向DE异性媒质。同理， 与 的方向不一致，且各方向磁化率不同，即磁化率是张量，是HB磁各向异性媒质。各向异性介质本构关系： EDHB其中 为张量：, 3231132311特例：磁化等离子体的本构关系： EDHB0其中 3120j当外加恒定磁场 时B （标量、等离子体呈各向同性）330
5、其中 21p02mNe231p电离层中平面波波动方程： 0)(202EkIrHr其中 rkjeE0rj写成矩阵形式： 02302201201 zyxzzyzx yy xyxx Ekkkjkj解此方程可以得到波失 的表达式。3 种特例：a） ，横向传播。 。得 ， ，解得波数为：0BK01BExkKzE030b） ， 。得 ， ，解得波数为00xk21y2jc） ，纵向传播 。得 ， ，解得波数为01BK0BEzkK021yEx)(120gkp)(202p上式分别对应于右旋、左旋圆极化波。由于传播速度不同， ， 。当线1kV2极化波在等离子体中沿传播时，其偏振方向会发生旋转，这种现象称法拉第旋转效应，其旋转角由关系式： tgLktgEx)2(11其中 表示在等离子体中传播的距离。L
