Общие сведения об эл/маг поле. Строение эл/маг поля. Источники эл/маг поля. Связанные и свободные заряды, страница 15

h=90°, cosh=0

`Е°=`ЕÑ°e-jk1(xcosx+zcosz) для падающей волны

`Е°отр=`Еmотр°e-jk1(xcosx+ycosh+zcosz) -для  отраженной волны

`Е°пр=`Еотр°e-jk2(xcosx+ycosh+zcosz) для  преломленной волны

`Н°=[`d°`Е]/Zc

З-ны отражения и преломления.

на основании граничных условий касательные компоненты Е и Н должны быть равны в любой точке границы раздела.

х=0, гр. усл.

`Е°e-jk1zcosz+`Еотр°e-jk1(ycoshотр+zcoszотр) =`Еотр°e-jk2(ycoshпр+zcoszпр)

от «у»Þ coshотр=coshпр=0

hотр=hпр=p/2

1 з-н. Отраженная и преломленная волны находятся в плоскости падения.

2 з-н.от «z»Þ к1cosz+к1coszотр2coszпр

z=p/2

к1sinq=к2sinqотк2sinqпр - з-н преломления. угол падения равен углу отражения к1sinq=к2sinqотр

q=qотр. Отраженный луч лежит в пл-ти падения.

к1sinq=к2sinqпр

к=wÖeаmа.

относительный коэффициент преломления

n=Ö eаmа=с/Öem - коэффициент преломления.

Выводы.

1.  Зная параметры среды eа,mа и угол падения q можно рассчитать угол преломления, относительный коэффициент преломления, коэффициенты отражения и прохождения.

2.  Если параметры среды значительно отличаются друг от друга...

Коэффициенты отражения и прохождения.

Коэффициенты отражения и прохождения позволяют определить амплитуды и фазы отраженной и преломленной волн через параметры падающей волны и диэлектрика.

R=Е°tотр/Е°t   Коэффициент отражения

Т=Е°t/Е°tпр  Коэффициент прохождения

«^» R=(Zc2cosq-Zc1cosqпр)/(Zc2cosq+Zc1cosqпр)

           Т=2Zc2cosq/(Zc2cosq+Zc1cosqпр)

«½½» R=(Zc2cosqпр-Zc1cosq)/(Zc2cosqпр+Zc1cosq)

             Т=2Zc2cosq/(Zc2cosqпр+Zc1cosq)

Во многих случаях можно использовать более простые формулы:

Zc=Ömа/eа  - для парамагнетиков и диамагнетиков m»1

n21=n2/n1=Öe2/e1=Zc1/Zc2, sinq/sinqпр=n21

n=Ö eаmа

Для сред m»1, и cos угла преломления равен: cosqпр=Ö(n212-sin2q)/n21.

Таким образом можно исключить угол преломления.

R^=cosq-Ö(n212-sin2q)/ cosq+Ö(n212-sin2q)

R½½=Ö(n212-sin2q)-n212cosq2/Ö(n212-sin2q)+n212cosq2

Частные случаи волновых явлений на границе раздела 2х сред.

1. На границе 2х идеальных диэлектриков (s1=0,s2=0)

R^=R½½=(Zc2-Zc1)/(Zc2+Zc1)

T^=T½½=2Zc2/(Zc2+Zc1)

Если Zc2=Zc1, то R^=R½½=0,T^=T½½=1

Очень важно, чтобы в ЛП не было отр. волны, которая вредит. Для этого проводят согласование сопротивлений:

Zc2=Zc1, Zл=Zн

2. Полное прохождение ЭМВ через границу раздела. Это означает, что отсутствует отраженная волна.

«^»  R=0, для любой поляризации

n21=1

n21=Öe2/e1

m1=m2, граница отсутствует

«½½»   R=0

n21=1,tgq¢=n21 - условия, q¢ -  угол падения

tgq¢=n21  - условие полного прохождения

q¢=arctgÖe2/e1 - угол Брюстера (угол полного прохождения)

3. Полное отражение. отсутствует преломленная волна.

R=1

Т=0

Полное отражение происходит на границе раздела воздуха и Ме. Оно имеет широкое применение: волноводы, резонаторы, опт. кабели.

Усл. получения полного отражения:

1.к1>>к2 из более плотной среды в менее плотную.

sinq/sinqпр=n21 к1sinq=к2sinqпр

q<<qпр

2.q>qкр

Критический угол - угол, при котором угол преломления равен 90

sinqкр12 =Öe2/e1

к=w.

qкр=arcsinÖe2/e1 Критический угол

Если  q>qкр , то угол преломления комплексный.

sinqпр°=sin(p/2+jc)

ß

qпр

cos комплексного угла преломления равен ja

R^=(Zc2cosq-Zc1cosqпр)=а-jb/а+jb=[Öa2+b2*ejd]/[Öa2+b2*e-jd]

Вывод: при подстановке косинуса комплексного угла преломления в ф-лы коэффициента отражения получаем, что ½R^½=½R½½½=1. Это означает, что существует только отраженный луч, коэф. преломления равен 0. Имеет место полное отражение.

Выводы:

1.`Пх=0 нет переноса энергии в направлении нормали границы, отсутствует преломленная волна, происходит полное прохождение.

2.   При полном отражении перенос энергии происходит вдоль границы (координаты z).

3.   В 1-ой среде ЭМП есть суперпозиция падающей и отр. волн. В результате образуется направляемая волна (ее направляет граница раздела). перенос энергии в напр. волне происходит вдоль границы раздела.