各向异性媒质中电磁波传播规律研究

摘要

各向异性媒质具有物理性质随方向的变化而变化的属性。各向异性媒质中传播的平面电磁波随着传播方向的不同而具有不同的传播特性和传播参数。目前，关于各向异性媒质中电磁波传播规律问题的理论研究主要集中在无耗各向异性媒质，而对于波在有耗各向异性媒质和各向异性异向媒质中的传播特性研究还比较少，有待于进一步深入探讨。 本论文主要针对单轴电各向异性有耗媒质和异向媒质中平面电磁波的传播特性问题进行了理论分析。 结论：如下： (1)推导了媒质参数均为二阶张量的无限大电各向异性有耗媒质和媒质参数均为对角张量单轴电各向异性有耗媒质中平面电磁波的本征方程，分别给出了Ⅰ型波和Ⅱ型波波矢量的解析表达式，并据此对Ⅰ型波和Ⅱ型波的传播特性和传播参数进行了完整性分析。 (2)将等效波矢量引入关于各向异性有耗媒质问题的计算中，给出了入射面垂直于主轴且主轴与界面平行、入射面平行于主轴且主轴与界面垂直和入射面平行于主轴且主轴与界面垂直等三种情况下TE波和TM波在单轴电各向异性有耗媒质分界面处的反射系数和折射系数的解析表达式，公式简单，意义明晰，很好的诠释出媒质具有的各向异性和有耗性。 (3)详细分析了平面电磁波分别在各向同性异向媒质和各向异性异向媒质界面处的反射和折射行为，给出了反射系数和折射系数的解析表达式，公式意义明确，所得结果可以解释异向媒质所特有的物理现象。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1各向异性媒质概述

1.1.1常规各向异性媒质

1.1.2各向异性异向媒质

1.2研究意义

1.3各向异性媒质中电磁波传播规律的研究现状

1.3.1常规各向异性媒质

1.3.2各向异性异向媒质

1.4主要研究内容

第二章各向异性媒质中电磁场的基本方程

2.1基本的麦克斯韦方程及波动方程

2.2各向异性有耗媒质中的麦克斯韦方程及波动方程

2.2.1电各向异性有耗媒质中的波动方程

2.2.2磁各向异性有耗媒质中的波动方程

2.3各向异性媒质中的边值关系

2.4本章小结

第三章无限大电各向异性有耗媒质中的平面电磁波

3.1电各向异性有耗媒质中平面电磁波的本征方程

3.2无限大电各向异性有耗媒质中电磁波的传播性质

3.2.1沿x轴传播的平面电磁波

3.2.2沿y轴、z轴传播的平面电磁波

3.3本章小结

第四章无限大单轴电各向异性有耗媒质中的平面电磁波

4.1单轴电各向异性有耗媒质中平面电磁波的本征方程

4.2无限大单轴电各向异性有耗媒质中平面电磁波的传播性质

4.2.1沿主轴(z轴)传播的Ⅰ型波

4.2.2沿垂直于主轴方向传播的Ⅱ型波

4.2.3沿任意方向传播的Ⅱ型波

4.3本章小结

第五章单轴电各向异性有耗媒质界面上的反射和折射

5.1入射面与主轴方向垂直且主轴与界面平行

5.1.1 TE波入射

5.1.2 TM波入射

5.2入射面包含主轴且主轴与界面垂直

5.2.1 TE波入射

5.2.2 TM波入射

5.3入射面包含主轴且主轴与界面平行

5.3.1 TE波入射

5.3.2 TM波入射

5.4双折射

5.5算例分析

5.6本章小结

第六章异向媒质中的平面电磁波

6.1异向媒质

6.1.1负介电常数的实现

6.1.2负磁导率的实现

6.2各向同性异向媒质中电磁场的基本方程

6.3平面电磁波在各向同性异向媒质界面上的反射和折射

6.3.1边值关系

6.3.2平面电磁波从常规各向同性媒质入射到各向同性异向媒质

6.3.3平面电磁波从各向同性异向媒质入射到常规各向同性媒质

6.3.4平面电磁波从各向同性异向媒质入射到各向同性异向媒质

6.4平面电磁波在各向异性异向媒质界面的反射和折射

6.4.1各向异性异向媒质中的麦克斯韦方程及波动方程

6.4.2入射面与主轴方向垂直且主轴平行于界面

6.4.3入射面包含主轴且主轴与界面垂直

6.4.4入射面包含主轴且主轴与界面平行

6.5算例分析

6.6本章小结

结论

参考文献

致谢