Презентация на тему "Отчет по лабораторной работе: «ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА СРЕД»"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Отчет по лабораторной работе: «ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА СРЕД»

  Вариант: №11 Преподаватель: Комаров В.В. Выполнил студент группы УПТС3 Жемчугов А.С.

• 
  Слайд 2

  Цель работы

  Изучение процессов распространения электромагнитных волн на границе раздела сред. 2 Москва, 2016г.

• 
  Слайд 3

  Основные теоретические положения

  Москва, 2016г. 3 Как правило, в литературе при анализе волновых процессов на границе раздела сред ограничиваются случаем линейно поляризованной волны, так как волны с круговой и эллиптической поляризацией можно представить в виде суперпозиции двух линейно поляризованных плоских волн [1]. Однако, из-за векторного характера ЭМ поля ряд явлений на границе раздела сред существенно связан с взаимной ориентацией плоскости поляризации и плоскости падения [2]. Здесь возможны два варианта. В первом случае плоскость поляризации, содержащая вектор перпендикулярна плоскости падения (рис.1). Введем в рассмотрение коэффициенты отражения ( ) и прохождения ( ) ЭМ волны для перпендикулярной поляризации: (1) (2) где , и - комплексные амплитуды векторов напряженности электрического поля падающей, отраженной и преломленной волн. Параметры R и Tиногда называют коэффициентами Френеля [1].

• 
  Слайд 4
  

  Москва, 2016г. 4 Рис.1. Перпендикулярная поляризация Выражения (1) и (2) можно переписать, используя величины углов падения (φ) и преломления (ψ): (3) (4) где Zc1 и Zc2 – характеристические сопротивления первого и второй сред. Если среда 1 является воздухом, а среда 2 – немагнитный диэлектрик без потерь с диэлектрической проницаемостью ε´, (3) и (4) можно объединить с законом Снелля: (5) (6)

• 
  Слайд 5
  

  Параллельная поляризация характеризуется тем, что векторы всех трех волн – падающей, отраженной и преломленной – параллельны плоскости падения (рис.2). Москва, 2016г. 5 Рис.2. Параллельная поляризация   По аналогии с предыдущим случаем введем коэффициент отражения (R//) и прохождения (T//), которые можно выразить через углы падения и преломления (рис.2): (7) (8) Если среда 2 является немагнитным диэлектриком, формулы (7) и (8) преобразуются следующим образом: (9) (10)

• 
  Слайд 6
  

  Как показывает анализ соотношений для коэффициентов отражения и прохождения кривые (φ) и R//(φ) значительно отличаются друг от друга: монотонно возрастающая функция R//(φ) при некотором значении φменяет знак, проходя через ноль. В тоже время характер кривых (φ) и Т//(φ) практически совпадает. Угол падения, при котором падающая волна без отражений переходит из среды 1 в среду 2 носит название угла Брюстера (φБ). При падении плоской волны из вакуума (ε = 1) на диэлектрическое полупространство (ε > 1) знаки и R// совпадают при φ φБ. Это дает возможность преобразовывать направление вращения векторов в волноводах с круговой или эллиптической поляризацией. Возможен также вариант, когда плоская волна полностью отражается от границы раздела сред. Это явление широко используется в коротковолновой части микроволнового диапазона и в оптике. Для ряда практических применений представляет интерес решение задачи о падении плоской ЭМ волны на диэлектрическую пластину толщиной t, проведенное в [3]. Рассмотрим данный случай, показанный на рис.3. Москва, 2016г. 6 Рис.3. Прохождение ЭМ волны через диэлектрическую пластину

• 
  Слайд 7
  

  Здесь Рпад, Ротр и Рпр - мощности падающей, отраженной и прошедшей волн. Коэффициент прохождения для диэлектрика без потерь определяется следующим образом: (11) (12) (13) (14) где и - коэффициенты Френеля для перпендикулярной и параллельной поляризации. Коэффициент отражения в предположении отсутствия диэлектрических потерь в пластине можно найти, используя хорошо известное [1,2] соотношение: (15) Особенности поведения электромагнитных волн вблизи границы раздела сред дают возможность создавать узлы и элементы СВЧ-техники и оптоэлектроники с заданными электродинамическими характеристиками. Москва, 2016г. 7

• 
  Слайд 8

  Задание на расчет

  Используя соотношения (11) – (15) составить программу расчета модуля коэффициента отражения в зависимости от угла падения электромагнитной волны 0 ≤ φ≤ 0.5π для различных значений диэлектрической проницаемости пластины (ε´), ее толщины (t), частоты (f) и ее поляризации. Построить зависимость модуля коэффициент отражения от угла падения волны в соответствии с вариантом задания. Исходные данные Москва, 2016г. 8

• 
  Слайд 9
  

  Москва, 2016г. 9

• 
  Слайд 10
  

  Москва, 2016г. 10

• 
  Слайд 11

  Результаты расчетов

  Москва, 2016г. 11

• 
  Слайд 12

  Литература

  Пименов Ю.В., Вольман В.И., Муравцов А.Д. Техническая электродинамика. – М.: Радио и связь, 2000. Баскаков С.И. Электродинамика и распространение радиоволн. – М.: Высшая школа, 1992. Воробьев Е.А. Экранирование СВЧ конструкций. – М.: Советское радио, 1979. Москва, 2016г. 12