background image

Fale płaskie

1

ELEKTROMAGNETYCZN

E FALE  PŁASKIE

Plane Electromagnetic Waves

Плоские электомагнитные 

волны

Les ondes électromagnétiques plaines

Ondes electromagnéticos planos

Fläche elektromagnetische Wellen

background image

Fale płaskie

2

Fale  

płaskie

background image

Fale płaskie

3

Warunki powstawania i definicje fali 

płaskiej

R>>

E

H

ˆ

R

ι

x

y

z

Powierzchnia

stałej fazy

Nadajnik

- generator

• Fala płaska jednorodna:

• Fala płaska niejednorodna

• Fala płaska monochromatyczna:
  - sinusoidalna:  sin(



t+

)

  - cosinusoidalna:  cos(



t+

)

 

0

ˆ

,

sin

x

m

z t

E

t

z

 

  

0

ˆ

,

cosπ sin

x

m

z t

H

y

t

z

background image

Fale płaskie

4

Polaryzacja fali

E

xm

E

zm

E

y

m

y

x

z

ˆ

n

ˆ

m e

ι

Jeżeli
       E

x

=E

xm

sin(



t+

1

)

        E

y

=E

ym

sin(



t+

2

)

        E

z

=E

zm

sin(



t+

3

),

to dla fali spolaryzowanej liniowo
mamy:
          

1

2

3

oraz

const  i   

const

ym

zm

xm

xm

E

E

a

b

E

E

 

 

2

2

2

2

2

ˆ

                                         cos ,

=const, 

ˆ

ˆ

 cos ,

=const i cos ,

const,

gdzie 

1

xm

x

m

ym

zm

y

z

m

xm

m

xm

ym

zm

xm

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

E

a

b

E ι

t

background image

Fale płaskie

5

Równanie fali płaskiej

E

zm

x

y

ˆ

n

ˆ

z

ι

ˆ

m x

ι

Taki jest wybór układu (x,y,z)
że 

E

=(

E

x

,

0

0

) oraz 

E

x

 =(z, t

II równanie Maxwella;

przyjmie wtedy postać:

czyli

j



 

E

H

%

%

ˆ

xm

zm

y

y

E

E

z

x



%

%

%

0

j

0

xm

xm

ym

zm

H

E

H

z

H



 

%

%

%

%

 

,

1

j

xm

ym

m

dE

z t

H

H

dz





%

%

skąd

background image

Fale płaskie

6

Równanie ...

E

zm

x

y

ˆ

n

ˆ

z

ι

ˆ

m x

ι

Podobnie z I równania Maxwella

mamy

j



 

H

E

%

%

skąd

 

j

,

ym

xm

dH

E

z t

dz



 

%

%

 

,

1

j

xm

ym

dE

z t

H

dz





%

2

2

j

j

m

m

d E

E

dz

 





%

%

- równanie falowe fali płaskiej

background image

Fale płaskie

7

Współczynnik propagacji:

2

2

j

j

m

m

d E

E

dz

 





%

%

j

j

+j

 

  

 

I teraz równanie falowe przyjmuje postać:
a jego rozwiązanie ogólne

2

2

2

0

m

m

d E

E

dz

%

%

1

2

j

1

2

1

1

j

2

2

e

e     gdzie:   

e

                                                  

e

z

z

m

E

M

M

M

M

M

M

%

o wartości chwilowej

1

1

2

2

e sin

e sin

            =

z

z

x

p

o

E E M

t

z

M

t

z

E

E

 

- czyli fala prosta (padająca) + fala odbita.

background image

Fale płaskie

8

Pole magnetyczne fali

       odtwarzamy z zależności
czyli wynosi ono

 

1

j

xm

ym

dE

H

dz





%

%

1

2

1

e

e

j

z

z

m

H

M

M





%

1

2

e

e

z

z

m

E

M

M

%

background image

Fale płaskie

9

IMPEDANCJA  FALOWA

j

j

e

fal

m

fal

fal

m

E

Z

z

H



%

@ %

W ten sposób mamy teraz pole magnetyczne fali płaskiej
 w postaci:

1

2

e

e

z

z

m

m

fal

fal

fal

E

M

M

H

Z

Z

Z

%

%

1

2

1

2

e sin

e sin

            

z

z

y

fal

fal

fal

fal

p

o

M

M

H H

t

z

t

z

z

z

H

H

 

 

 

 

 

oraz jego wartość chwilową

background image

Fale płaskie

10

Parametry fali (prostej)

- faza:

1

1

e sin

:

z

p

E

M

t

z

 

1

jeżeli   

const, 

 to  

0

oraz            

fazy

f

t

z

dt

dz

dz

v

v

dt

@

Dla fali odbitej E

o

 (lub H

o

) w podobny sposób otrzymamy, że

fazy

v

background image

Fale płaskie

11

Parametry fali:

- impedancja:

j

e

fal

p

o

fal

p

o

E

E

z

H

H

- czyli fale E

p

 i H

p

 lub E

o

 i H

o

 są przesunięte w fazie o kąt 

fal

.

 - długość fali

z

0

z

1

z

2

Odległość 

 z

2

-z

1,

taka że (

t -

z

2

+

) - (

t -

z

1

+

) = 2 

czyli 



= 2

stąd definicja II:

@

Ale 

;  stąd definicja III: 

faz

faz

v

f

v

f

@

background image

12

Parametry fali: 
- prędkość grupowa 

( gdy v

faz

v

faz

(

) i 



(

) )

 

E

0

m

E

0m

2E

0m

v

faz

v

g

r















 

 

 

0

0

0

sin

sin

    2 cos

sin

m

m

m

E E

t

z E

t

z

E

t

z

t

z

 

 

 

 

 

  

- równanie obwiedni



t - 

z = const

gr

dz

v

dt

@

Ale 
v

faz



stąd

1

faz

gr

faz

faz

v

v

dv

v

d

background image

Fale płaskie

13

Zespolony charakter 

współczynnika 

j

j

+j

 

  

 

2

2

2

j2

j

+j

j



  

 





2

2 2

1

1 1

2

v

 

 

2

2 2

1

1 1

2

v

 

 

j

j

j

   gdzie   

j

  

 

 

 

- zespolona przenikalność
   elektryczna

background image

Fale płaskie

14

Impedancja falowa

 z elektryczną przenikalnością 

zespoloną

j

j

e

fal

m

fal

fal

m

E

Z

z

H



%

@ %

1

2

4

j

arctg

      

exp j

2

1

fal

Z









background image

Fale płaskie

15

WNIOSKI

•W każdym punkcie  pola EM wartość chwilowa pola E wynosi
           EE

pad

E

odb

• podobnie jak wartość chwilowa pola H:
           HH

pa d

-

 H

odb

•W każdym punkcie  pola EM  (E H)  do kierunku propagacji

 - dlatego są to pola TEM  - Transvere EM (fields).

•Stosunek amplitud

•Fazy fal padających (podobnie jak odbitych) są przesunięte o  

 

fal

.

•Fale padającej jak i odbite biegną z jednakową prędkością fazową 
                   v

f

=



= 

/f

•Amplitudy tych fal maleją proporcjonalnie do exp(-

z)

•W ośrodku nieograniczonym są tylko fale E

pad 

 i H

pa d

.

pad

od

fal

fal

od

pad

E

E

Z

z

H

H

background image

Fale płaskie

16

Fala płaska w idealnym 

dielektryku (



=0)

Niech 

 = const i 

 =

0

Wtedy  

0,  a   

j

j

j ,  czyli  

v

v

 

Natomiast

czyli jest równa prędkości rozprzestrzeniania się energii EM.
zaś

0

1

300

Mm/s

faz

r

v

v

v

 



  

 

 

0

j

120π

fal

fal

r

Z

R



- jest wielkością rzeczywistą !

background image

17

... w idealnym dielektryku (



=0)

j

j

,

,

1

2

j

j

1

2

,

,

e

e

e

e

z

z

v

v

m

m p

mo

z

z

v

v

m

m p

mo

E

E

E

M

M

M

M

H

H

H

%

%

%

%

%

%

W nieograniczonym dielektryku:M

2

=0,

 i niech E(z=0)=E

0m

 oraz 

1

=0,

to

0

0

2

2

0

sin

sin

oraz

sin

x

m

m

y

fal

fal

m

z

fal

z

E E

E

t

v

E

E

z

H H

t

R

R

v

E

z

t

R

v

 

Π E×H

background image

Fale płaskie

18

... w idealnym dielektryku (



=0)

V’

z

2 2

2

2

0

V

V

V

2

2

2

fal

E

M

H R

E

H

W

dV

dV

dV W

x

y

=v

faz

T

H

E

v

faz

background image

Fale płaskie

19

Fala płaska w dobrym przewodniku 

(

>>



)

o

o

j45

j45

j

+j

j

e

   

j

2

2

   

j

2 e

k

k

k

  









 

;

zaś impedancja falowa:

o

j45

j

j

j

e

j

fal

Z











;

Prędkość fazowa:                długość fali:

2

faz

v

k

 



  

2

faz

v

f

k

f





background image

Fale płaskie

20

... w dobrym przewodniku (

>>



)

W ośrodku nieograniczonym: 

0

0

e sin

,

π

e sin

4

kz

x

m

kz

m

y

fal

E E

E

t kz

E

H H

t kz

z

Według prawa Joule’a - Lenza:

2

'

cieplo

V

P

E dV

0

0

0

2

2

2

2

0

0

1

1

1

2

e

2

e

4

4

T

T

T

z

x

y

T

kz

kz

m

m

fal

dt

dt

E H dt

T

T

T

E

E

z



Π

x

y

z

background image

21

Bilans energetyczny wektora 

Poytinga

S

1

S

2

a

z

x

y

1

2

1

2

2

2

2

0

              

cos180

cos0

2

               

1 e

4

cieplo T

S

S

S

o

o

S

S

ka

m

P

d

d

d

dS

dS

E a





Π S

Π S

Π S

g

g

g

1

2

2

2

0

1

2

2

2

0

2

2

2

2

0

2

cos180

4

2

cos0

e

4

2

 

1 e

4

o

m

S

o

ka

m

S

ka

m

cieplo

cieplo

E Ta

W T

dS

E Ta

W

T

dS

E Ta

W

P

T









Oczywiście, że

W

1

=W

2

+W

cieplo

background image

Fale płaskie

22

Polaryzacja fal EM

- jest określona orientacją wektora 

E

x

y

=v

faz

T

H

E

v

faz

z

ˆ

x

E

ι

P

x

H

z

0

0

0

ˆ

ˆ

sin

ˆ

ˆ

ˆ

sin

sin

x x

x

m

m

y

y

y

m

y

fal

E

E

t

z

E

H

H

t

z

t

z

R

ι

ι

ι

ι

H

E

ι

0

0 0

0

gdzie  

  oraz   

r

fal

r

R

v

   

 

 

Idealny dielektryk,
zatem 

E

m

= 

E

0m

 =const

y

background image

Fale płaskie

23

Przy dowolnej orientacji 

E

 :

2

2

ˆ

ˆ

ˆ

ˆ

cos

sin

ˆ

       gdzie:   

,  

                    c

,

tg

x x

y

y

x m

y m

x

m

x

y

x

y

E

E

E

E

E

E

E

E

E

Ε

Ε

ι

ι

ι

ι

ι

0

0

cos    i    

sin

ˆ

ˆ

   to   

sin

sin

mx

m

my

m

x mx

y my

E

E

E

E

E

t

z

E

t

z

Ε

ι

ι

Niech

czyli nałożenie dwóch harmonicznych liniowo spolaryzowanych
fal, których wektory 

E

 są wzajemnie prostopadłe, a fazy zgodne,

daje falę liniowo spolaryzowaną.

x

y

z

E

E

y

E

x

H

background image

Fale płaskie

24

Dwie fale liniowo spolaryzowane o 
wektorach 

E

 wzajemnie prostopadłych- ale 

o różnych amplitudach
 i fazach początkowych

ˆ

ˆ

sin

ˆ

    

sin

cos

cos

sin

x

x x

x mx

x

x mx

x

x

E

E

t

z

E

t

z

t

z

ι

ι

ˆ

ˆ

sin

ˆ

    

sin

cos

cos

sin

y

y

y

y my

y

y my

y

y

E

E

t

z

E

t

z

t

z

ι

ι

sin

cos

cos

sin

sin

cos

cos

sin

x

mx

x

x

y

my

y

y

E

E

t

z

t

z

E

E

t

z

t

z

2

1

1

2

1

2

2

1

sin

sin

sin

cos sin

cos sin

y

x

m

m

E

E

E

E

t

z

 

1

2

2

1

1

2

2

1

cos

cos

cos

cos sin

cos sin

y

x

m

m

E

E

E

E

t

z

 

2

2

1

0

z

E

x

E

y

background image

Fale płaskie

25

Rodzaje  polaryzacji na płaszczyźnie 

x0y  

2

2

2

2

2

2

cos

sin

0

y

x

y

x

y

x

y

x

mx

my

mx my

E

E E

E

E

E

E E

Jest to funkcja typu:

                           czyli 

równanie krzywej II rzędu !

2

2

2

0

ax

by

cxy d

 

Jeżeli  ab-c

2

 >0, to jest to

elipsa.

Je

że

li 

 a

b-

c

2

 =

0,

 

co

 z

ac

ho

dz

i p

rz

E

m

x

=

E

m

y

 i 

x

=

y

,,

to

 je

st

 to

 p

ro

st

a.

Jeżeli  E

mx

=E

my 

 

ale 

x

-

y

=

/

2

 to 

jest

to koło. 

z  =E

x

 y=E

y

      

a=E

mx

 

b=E

my

EP

CP

LP

background image

26

Rodzaje polaryzacji fal EM

2

2

2

2

2

2

cos

sin

0

x y

y

x

mx

mx my

my

E E

E

E

E

E E

E

gdzie 



=

y

-

x

  - 

różnica faz

    -180

o

 



 180

o

y

x

z

E

m

y

E

m

x

      E

mx

 , E

my

0         0

(0,

/

2

)         0

y

x

z

E

m

y

E

m

x

y

x

z

E

m

y

E

m

x

 

/

2

    E

mx

E

my

 

               0

- liniowa dodatnia

- eliptyczna prosta

 (RHE)

- eliptyczna prosta

 (RHE)

y

x

z

E

m

y

E

m

x

      E

mx

 ,E

my

         0

y

x

z

E

m

y

E

m

x

y

x

z

E

m

y

E

m

x

  -

/

2

    E

mx

E

my

 

               0

- liniowa ujemna

- eliptyczna odwrotna

 (LHE)

- eliptyczna odwrotna

 (LHE)

(0,-

/

2

)     0

background image

Fale płaskie

27

Rodzaje polaryzacji fal EM

gdzie 



=

y

-

x

  - 

różnica faz

    -180

o

 



 180

o

y

x

z

E

m

y

E

m

x

      E

mx

 , E

my

y

x

z

E

m

y

E

m

x

y

x

z

E

m

y

E

m

x

(-, )    E

mx

0

E

my

=0

- liniowa zerowa (HL)

- liniowa nieskończona (VL)

- kołowa prosta (RHC)

y

x

z

E

m

y

E

m

x

      E

mx

 ,E

my

         0

y

x

z

E

m

y

E

m

x

E

m

y

-

/

2

  E

mx

=E

my

 

               0

- liniowa ujemna

- eliptyczna odwrotna

 (LHE)

(-

/

,)     0

(-, )    E

mx

=0

E

my

 0

/

2

    E

mx

=E

my

 

               0

- kołowa odwrotna (LHC)

x

z

E

m

x

2

2

2

2

2

2

cos

sin

0

x y

y

x

mx

mx my

my

E E

E

E

E

E E

E

background image

Fale płaskie

Elipsa polaryzacyjna na pł. x0y:

x

y

E

mx

E

my

0

E

B

A

zapisana jako

gdzie 



=

y

-

x

  - 

różnica faz

    -180

o

 



 180

o



przechylenie elipsy

0

(1

)

A

0

B

AR

AR



- axial ratio

 

1

arctg

45 RH

45 LH

o

o

AR

 

arctg

0  

90  

my

mx

o

o

E
E

 

...i w przestrzeni

na sferze H. Poincaré’go 

P(



)



długość





w

ys

o

k

o

ść

równik

wie

lki

e k

oło

2

2

2

2

2

2

cos

sin

0

x y

y

x

mx

mx my

my

E E

E

E

E

E E

E

prze

kszta

łcen

ie

background image

Fale płaskie

29

Sfera Poincare’ego

 i stan polaryzacyjny

-  sferyczne współrzędne kątowe 

P(



)

 lub 

M(



)

2

2

wysokość

2

długość

M(



)

P(



)

y

x

z

2



 kąt wielkiego 

koła



kąt między 

równikiem
      a wielkim kołem

cos2

cos2 cos2

tg2

tg

tg2

tg2

tg2 cos

sin2

sin2 sin

P(



)

M(



)

Każdy stan odpowiada 
jednemu punktowi na sferze:

background image

Fale płaskie

30

Sfera Poincare’ego

2

2

wysokość

2

długość

M(



)

P(



)

LH

RH

x

z

CP: 

2



/

2

LP

: 2

=

0

LP na równiku 2

=0:

      HLP (E

y0

=0) przy 2



=0 oraz VLP(E

x0

=0) 

przy 2



=

/

2

 

y

  0      

/

4          

/

2

     3

/

4

        

  

/

4

/

8

0

/

8

/

4

\

(

=0)

(E

my

=0)

(E

mx

=0)

(E

my

=

0)

MAPA STANÓW

background image

Fale płaskie

31

Parametry Stokesa (1852):

2

2

wysokość

2

długość

M(



)

P(



)

LH

RH

y

x

z

s

1

s

3

s

2

   

   

 

2

2

0

2

2

1

0

2

0

3

0

1

2

1

cos 2 cos 2

2

1

cos

cos 2 sin 2

1

sin

sin 2

xm

ym

fal

xm

ym

fal

xm ym

fal

xm ym

fal

s

E

E

Z

s

E

E

s

Z

s

E E

s

Z

s

E E

s

Z

2

2

2

2

0

1

2

3

s

s

s

s

  

Parametry s

i

 mają wymiar [W/m

2

]

oraz spełniają zależność:

CP: 

2



/

2

LP

: 2

=

0

background image

Fale płaskie

32

 

Dopasowanie pomiędzy stanami polaryzacyjnymi 

M

fali 

 i M

ant

M

fali

 (



)

y

x

z

M

anteny

 (



)

(M

fali

, M

anteny

)

f

a

M ,M

cos

2

V

Napięcie na antenie:

Współczynnik 
     dopasowania:

2

f

a

M ,M

cos

2

F

@

- dla (M

f

, M

a

)=0

o

      

dopasowanie doskonałe

- dla (M

f

, M

a

)=180

o

           kompletne 
           niedopasowanie

Dla liniowej polaryzacji: (M

f

,M

a

)/2=

oraz  F=cos

2

(

gdzie 



f 

a 

 -różnica przechyleń fali i anteny.

background image

Fale płaskie

33

Odbicie i załamanie fali

na powierzchni normalnej do kierunku 

propagacji

x

z

y

Ośrodek I:

1

1

, 

1

=0

Ośrodek II:

2

2

, 

2

=0

E

1

p

1

p

H

1p

H

1o

E

1

o

1

o

2

E

2

H

2

z=

0

Przypadek 1.:

1

1

1

1

j

j

1

1

1

1

2

j

j

1

2

1

1

1

1

1

e

e

e

e

z

z

m

mp

mo

z

z

m

mp

mo

fal

fal

E

E

E

M

M

M

M

H

H

H

R

R

% %

%

%

%

%

2

2

j

2

3

j

3

2

2

e

e

z

m

z

m

fal

E

M

M

H

R

%

%

0

1

1 0 0

1

1

1 0

Gdzie  

   oraz    

fal

f

R

v

   

 

 

0

2

2 0 0

2

2

2 0

Gdzie  

   oraz    

fal

f

R

v

   

 

E

1t

=E

2t

H

1t

=H

2t

D

1n

-D

2n

=

S

background image

Fale płaskie

34

Współczynniki odbicia i 

załamania

Z warunków brzegowych na płaszczyźnie z=0 mamy:

- z E

1t

=E

2t

   

- z H

1t

=H

2t

 

1

2

3

1

2

3

1

1

2

fal

fal

fal

M M

M

M

M

M

R

R

R

Jeżeli oznaczymy, że na pł. z=0
i wstawiając tę wartość do układu równań otrzymamy:

0

1

0

  (faza 0),to  

mp

m

m

E

E

M E

%

2

1

1

2

2

0

0

0

2

1

1

2

2

1

3

0

0

0

2

1

1

2

2

2

fal

fal

m

m

m

fal

fal

fal

m

m

m

fal

fal

R

R

M

E

E

mE

R

R

R

M

E

E

nE

R

R

oraz współczynniki:
- odbicia

- załamania

• 

Można wykazać, że +1=n.

background image

Fale płaskie

35

Opis fali z użyciem 

współczynników n

1

1

1

1

1

1

1

1

1

j

j

,

,

1

2

j

j

0

0

j

j

j

j

0

0

0

0

j

0

1

e

e

     

e

e

     

e

e

e

e

...

     

1

e

j2sin

z

z

m

m p

mo

z

z

m

m

z

z

z

z

m

m

m

m

z

m

E

E

E

M

M

E

mE

E

mE

mE

mE

E

m

m

z

%

%

%

 

1

j

1

0

1

ˆ

albo  

j2sin

z

x

m

z

E

ne

m

z

%

0                  z

E

MAX

=(1+ m)

E

0m

E

min

=(1- m)

E

0m

z

Fala stojąca z amplitudą 2mE

0m

która powoduje, że E(z)0 !

Fala prosta
 z amplitudą nE

0m

background image

Fale płaskie

36

Położenie E

MAX

 E

min 

 w ośrodku I

- zależy od relacji  

1

>

(m>0) czy 

1

(m<0) 

 

1

1

j

j2

1

0

ˆ

e

1

e

z

z

x

m

z

E

m

%

0                  z

E

MAX

=(1+m)

E

0m

E

min

=(1- m)

E

0m

1

1 0 0

1

4 4f

  

|

E

1

 (z

)|

W obszarze z<0, gdzie 

1

>

2

 

mamy  Max|

E

1

 (z

)|=E

0m

(1+m)

gdy 2

1

z

max

=-2n  (n=0,1,2,..)

stąd

oraz min|

E

1

 (z

)|=E

0m

(1-m),

gdy

Analizując funkcję

1

max

1

2

z





1

min

1

2n+1π

2n+1

4

z





v

faz

0                  z

v

faz

E

0m

mE

0m

E

p

(

t=0

)

background image

37

Położenie E

MAX

 E

min 

 w ośrodku I

-  przy 

1

(m<0) 

 

1

1

j

j2

1

0

ˆ

e

1

e

z

z

x

m

z

E

m

%

0                  z

E

MAX

=(1-m)

E

0m

E

min

=(1+m)

E

0m

1

1 0 0

1

4 4f

  

|

E

1

 (z

)|

W obszarze z<0, gdzie 

1

<

2

 

mamy  Max|

E

1

 (z

)|=E

0m

(1-m)

w punktach

oraz min|

E

1

 (z

)|=E

0m

(1+m),

gdy

- czyli odwrotnie niż przy relacji 

1

>

(m>0) !

 

Analizując z kolei funkcję

1

min

1

2

z





1

max

1

2n+1π

2n+1

4

z





v

faz

0                  z

v

faz

E

0m

-mE

0m

E

p

(

t=0

)

background image

Fale płaskie

38

WSPOŁCZYNNIK  FALI  STOJĄCEJ 

WFS

 

0                  z

E

MAX

=(1-m)

E

0m

E

min

=(1+m)

E

0m

1

1 0 0

1

4 4f

  

|

E

1

 (z

)|

v

faz

0                  z

v

faz

E

0m

-mE

0m

E

p

(

t=0

)

max

min

1

1

m

WFS

m

E

E

@

1

1

WFS

m

WFS

zatem

background image

Fale płaskie

39

Trzy możliwości na granicy 

ośrodków:



1

>

2

to 0<m<1
         n>1
a wtedy:

Fazy E

p

 i E

o

       - są jednakowe
Fazy H

p

 i H

o

     - są przesunięte o 



1

>

2

to -1<m<0
     0< n<1
a wtedy:

Fazy E

p

 i E

o

     -są przesunięte o 

Fazy H

p

 i H

o

      - są jednakowe



1

+

2

to  m=0
     n=1
a wtedy:

 nie ma fali odbitej
(E

o

=0 i H

o

=0 )

background image

Fale płaskie

Odbicie i załamanie fali

na powierzchni normalnej dobrego 

przewodnika

x

z

y

Ośrodek I:

1

1

, 

1

=0

Ośrodek II:

2

2

, 

2

>>0

E

1

p

1

p

H

1p

H

1o

E

1

o

1

o

2

E

2

H

2

z=

0

Przypadek 2.:

1

1

1

1

j

j

1

1

1

1

2

j

j

1

2

1

1

1

1

1

e

e

e

e

z

z

m

mp

mo

z

z

m

mp

mo

fal

fal

E

E

E

M

M

M

M

H

H

H

R

R

% %

%

%

%

%

j

2

3

j

3

2

j45

e e

e e

e

o

kz

kz

m

kz

kz

m

fal

E

M

M

H

z

%

%

0

1

1 0 0

1

1

1 0

Gdzie  

   oraz    

fal

f

R

v

   

 

 

   

  E

1t

=E

2t

H

1t

-H

2t

 

=

2

2

gdzie   

  oraz   

2

fal

k

z

 



background image

Fale płaskie

41

Zespolone współczynniki odbicia i 

załamania

Przyjmując że
ponadto
 z warunków brzegowych
uzyskamy zespolone amplitudy: 

,

0

1

0

  dla 

0  mamy  

m p

m

m

E

E

z

M

E

%

1

2

1

2

0

0

0

0

 i 

m

m

m

m

z

z

z

z

E

E

H

H

%

%

%

%

j45

1

2

0

0

j45

1

e
e

o

o

fal

fal

m

m

fal

fal

z

R

M

E

mE

z

R

j45

3

0

0

j45

1

2

e

e

o

o

fal

m

m

fal

fal

z

M

E

nE

z

R

•Fala wnika na głębokość

• - długość fali  

2

1

2

s

k

 

 

2

2π .

s

k

j

2

3

e e

kz

kz

m

E

M

%

0     

s

                z

3

e

M

2

m

E%

background image

Fale płaskie

42

Odbicie i załamanie fali

na powierzchni normalnej idealnego 

przewodnika

z

Ośrodek I:

1

1

,

 

1

=0

Ośrodek II:

2

2

2

=

E

1

p

1

p

H

1p

H

1o

E

1

o

1

o

Przypadek 3.:

1

1

1

1

j

j

1

1

1

1

2

j

j

1

2

1

1

1

1

1

e

e

e

e

z

z

m

mp

mo

z

z

m

mp

mo

fal

fal

E

E

E

M

M

M

M

H

H

H

R

R

%

%

%

%

%

%

1

1 0 0

1

0

1

1 0

gdzie  

   

             oraz    

f

fal

v

R

   

 

 

x

y

z=

0

   

  E

1t

=E

2t

=0

H

1t

-H

2t

 

=

Z warunków brzegowych:

1

2

1

2

0 albo 

M M

M

M

M



0

Niech  

, to

m

M E

 

1

1

1

1

π

j

j

j

j

j

2

1

0

0

0

0

1

e

e

e

e

2e

sin

z

z

z

z

m

m

m

m

m

E

E

E

E

E

z



%

 

0

1

1

1

2

cos

m

m

fal

E

H

z

R

%

background image

Fale płaskie

43

Odbicie i załamanie fali

na powierzchni normalnej idealnego 

przewodnika

- wartości chwilowe H

 

   

 

0

1

0

1

1

2

0

1

1

π

2

sin

sin

2

2

cos

sin

sin 2

sin 2

0

x

m

m

y

fal

m

z

x

y

fal

T

E E

E

z

t

E

H H

z

t

R

E

E H

z

t

R

 

 



Π

Są to równania fal stojących

:

na z=0: E

x

=0, H

y

=H

Max

H

y

x

Prądy powierzchniowe:

0

1

2

sin

m

x

y

fal

E

H

t

R

 

 

z

z=0

W idealnym 
przewodniku
nie ma fali: 



=   



s

=0 !


Document Outline