2020年新版MATLAB仿真平面电磁波在不同媒介分界面上的入射.docxVIP

E E (e E E (e jkizcos 1 RejkiZCOSi)e jkixsin 1 MATLA仿真平面电磁波在不同媒介分界面上的入射、反射和折射 一、实验目的： 1、 进一步学习MATLAB初步掌握GUI界面的编程 2、 通过编程实现电磁波仿真效果图。 3、进一步理解平面电磁波的入射、反射和折射现象 二、实验要求： 1、 以电场为例，动态演示平面电磁波的传播情况。 2、 可以任意设置媒介的介电常数和入射角。 3、 考虑金属导体和空气的分界面平面电磁波的入射、反射情况。 三、实验原理： 电磁波从一种媒质入射到第二种媒质时，分界面使一部分能量反射回第一种 媒质，另一部分能量折射到第二种媒质中，反射波和折射波得大小和相位取决于 分界面两侧的媒质特性、极化方向和入射角大小等，当电磁波入射到理想导体表 面时，会发生全反射。这一过程中包括的主要原理有以下三点。 1、正弦平面波在媒质分界面的反射和折射规律 波对分界面的入射是任意的，但为了方便，我们假设入射面与 ZOX面重合。 波在z>0时发生入射和反射，在z<0时发生折射并令空间任意一点r处 的 入射 波、反射波和折射波场强为:EiErEtEi°e 波、反射波和折射波场强为: Ei Er Et Ei°e Er0e Et°e j&r jKir jKir jK〔(xsin i zcos i) E°e jK'xsin r zcos r) Er°e jK'xsin t zcos」 Et°e 图表1正弦波斜入射示意图 根据在z=0的界面上电场强度的切线分量相等的边界条件，有 故必有Ei(x, y,0) Er(x,y,0) Et(x, y,0) 故必有 k sin i 匕 sin r k2 sin t i r匕 sin i k i r 匕 sin i k2 sin r ①垂直极化波 垂直极化波对理想介质斜入射如图所示， 由折射和反射定律，我们可以得到 在任意媒质中的场强。 在第一煤质中 jkqzcos i jkizcos i jkixsin H1x ( Hi0 cos J(e Re 1 )e jkizcos i jkizcos i、 jkixsin ? H 1z ( H i0 sin i)(e Re )e 在第二煤质中Er02 cos i2 cos ii cos 2i cos 2 在第二煤质中 Er0 2 cos i 2 cos i i cos 2 i cos 2 Eio Eto 2 2 cos 1 2 cos i i cos 2 Eio H2x H2z jk2 (xsin 2 E2y Etoe jk2 (xsin 2 xcos 2) (H to cos 2 )e jko (xsin 2 xcos 2) (HtoSin 2)e xcos 2) 图表2垂直极化波斜入射 ②平行极化波 平行极化波对理想介质斜入射如图所示， 由折射和反射定律, 在任意媒质中的场强。 在第一煤质中 Eix (Eiocos i)(e jkizcosi Rejkizcosi)e j%xsini Eiz ( Egsin i)(e jkizcosi Rejkizcosi)e jkixsin 1 Hiy Hio(e jkizcosi Rejkizcos 1)e jkixsin 1 我们可以得到 在第二煤质中 ￡」均、 产. 可坨° Z1 \ Sf E 2 COS 2 1 COS 1 E Er0 Ei0 2 COS 2 iCOS i EtoEio2 2 Eto Eio 2 COS 2 i COS i jk2 (xSin 2 zcos 2) E2X (Eto cos 2 )e 2zEto Sini 2z Eto Sin i)e jk2 (xSin 2 zcos 2) jk2(xsin 2 zcos 2) H 2y H t0e 图表3平行极化波斜入射 3、正弦平面波对理想导体表面的斜入射 ①垂直极化波 垂直极化波对理想导体斜入射如图所示， 入射波在导体表面发生全反射, 们可以得到在任意媒质中的场强。 Ey Ei Er Ei0(ejkXCOS e jkxcos )e jkzsin j2Ei0sin(kxcos )e jkzSin jkxcos jkxcos jkzs in Hx Hi sin Hr sin Hio sin [e e ]e j2Hi0sin sin(kxcos )e jkzSin Hz Hi cos Hr cos Hi0 cos [ejkxcos e jkxcos ]e jkzsin 2Hi0cos cos(kxcos )e jkzsin y\ X ②平行极化波 垂直极化波对理想导体斜入射如图所示，入射波在导体表面发生全反射，我 们可以得到在任意媒质中的场强。 四、实验程序； 实验程序比较长，可参见此文件夹中的 生