波阻抗Z与折射率n，其积与商分别给出复介电系数与复磁导系数

已有 288 次阅读 2012-12-14 19:20 |系统分类:教学心得|关键词:255 的 电动力学 color style

以前的总结，随便贴点，可能对某些同学初学理解有点用，不好写

公式，就贴文字，年代久远理解偏漏在所难免，欢迎讨论：）

物理世界的尺度：宇观-宏观-微观 + 介观

宏观物理世界的主导物质形态：场（电场，磁场，电磁波）与媒介（质点系，电荷系，凝聚态）

在电磁响应方面来讲，手性材料被表征为电场和磁场之间在同一方向上的杂交耦合。 电磁铁是电流磁效应(电生磁)的一个应用,与生活 紧密,如电磁继电器、电磁起重机、磁悬浮列车等。g：重力获得振动环境效应的一种振动设备，其基本原理是 m／s2 ． 加速度， 9．8将交变电流输入到处于磁场中的线圈，使通电线圈 从 1 式可以看出：电磁感应力的大小与三者均受到电磁感应力的作用，由于电磁感应力的推动，由 成正比，其中线圈的有效长度l和通过线圈有效电流动圈上的工作台面把运动 或加速度 传递给试件， f都是动圈确定的参数，且受到结构的限制，所以精所以电动振动台是一种传递运动 或加速度 的振动 准确定动圈线圈的有效长度和截面的大小至关重要．设备．磁场的产生是激磁式的．其台体结构原理如图 21所示．主要由 1 台体座、 2 通风装置、 3 下导向 电动振动台的动圈与空气弹簧支承系统及空气弹簧支承、 4 磁路体、 5 动圈、 6 上导向装 的谐振频率置、 7 防护罩、 8 过位移保护装置等部分组成． 由磁环体、中心磁极、磁缸底、磁缸盖及上下两 这部分的作用是把电磁能转换为产生机械振动组激磁线圈组成的磁路系统，形成磁回路，在空气隙 的机械能，为试件提供要求的振动源，所以首先要求中形成一个强大的磁场，磁感应强度为b．当交变信 是要高效、体轻、工作频带宽、以及单位机械功能所号电流经功率放大器后，供给线圈以可变电流i— 需要的功率小等良好性能．而这些均与动圈和空气j。

电磁波在媒介中的色散与各向异性现象说明响应参数一般应是波频与波矢的函数，真空无色散且为各向同性。实际问题中可通过实验或仿真确定响应参数，并用其求解问题及验证相关模型。常见的色散模型包括电导体模型，Lorentz 模型（半导体与绝缘体的阻尼谐振子近似），Drude 模型（金属自由电子气近似），固体等离子体模型等。

电磁波在不同媒介中传播涉及界面的边值关系，即界面两侧场与界面电荷电流的关系，由边界场积分方程给出。基本结论是界面电场通量密度D法向分量差值为面自由电荷面密度，界面磁场强度H切向分量差值为面传导电流线密度，界面电场强度E切向分量与磁场通量密度B法向分量差值为零。这从无旋静电场与无源静磁场的物理图像也可看出。

定态波动方程（Helmholtz）给出最基本的时谐电磁波解（单色波），如平面波，球面波，导波等。实际问题涉及的基本模型之一为平面波在由媒介一射向媒介二在其界面的反射与折射，更适合的响应参数是波阻抗Z与折射率n，其积与商分别给出复介电系数与复磁导系数。边值关系在这类模型中给出基本的反射与折射规律

（1） 理想绝缘介质（PIM）：E切向连续（与场叠加原理）导出入反折射波的相位关系（Snell law与全反射）；PIM无面传导电流，故H切向连续（E正交入射面）与E切向连续（E平行入射面）导出两类偏振波的入反折振幅关系（Fresnel 公式与完全偏振反射/Brewster角）。全反射时反射波与入射波振幅相同（无损耗），相位差由入射角与相对折射率决定。物理过程是入射波在界面上变为沿界面传播的衰逝折射波（平均能流密度只有沿界面方向不为零，瞬时能流密度沿垂直界面向介质二方向指数衰减，深度与入反相位差有关），能量暂时储存在折射波中沿界面传播一段距离后又全部反射入介质一中转化为反射波的能量。PIM中折射波的传播不引起介质中的热损耗，故全反射中介质二实际提供了一种弹性势能的载体，波的入射类似于一种弹性碰撞。复介电常数与复折射率

（2） 电导体（EC）：由于电导率不为零，导体内电磁波将引起传导电流并将能量转化为不可逆的热能，故导体可看作有损耗的PIM，其中实介电系数变为复介电系数的实部，而其虚部为电导率与波频之比。复介电常数与复折射率将PIM内电磁波解的实波矢换为导体内的复波矢（k平方为频率平方与介电系数与磁导系数之积）即可得导体内的电磁波解，其振幅沿界面垂直方向指数衰减，穿透深度并非电导率或复介电系数虚部的单调函数，在良导体情况（电导率很大或复介电系数虚部远大与实部即传导电流远大于位移电流）才近似反比于电导率与波频的平方根，导致理想电导体模型（PEC）与趋肤效应（高频波沿导体表面传播）。边值关系给出反射系数R（反射与入射波的能流比），PEC电导率趋向无穷，反射系数为1。故一般导体提供了一种非弹性势能的载体，电磁波入射类似力学的非弹性碰撞，但入射在PEC上却类似于无损耗的刚性碰撞。