电磁场大作业

电磁场大作业实验报告一、实验目的利用matlab完成平面电磁波在不同介质分界面上任意角度的入射、反射、折射仿真实验二、实验要求动态演示平面电磁波的传播情况媒介介电常数和入射角可任意设置考虑金属导体和空气分界面平面电磁波的入射、反射情况三、实验原理当正弦平面波以任意入射角向分界面斜入射时,电场强度E和磁场强度H在分界面上不仅有切线分量,而且还有法向分量。而边界条件只和切线分量有关。切线分量又和波的极化有关。当平面波斜入射到分界面上时,入射方向与分界面的法线方向组成的面为入射面,因此入射波的电场Ei和磁场Hi组成的平面一定垂直于入射面,如下图所示。可将此介质分为三段：入射前空间、介质（分界面）、出介质空间，通过对三部分介电常数之比、导电率之比、磁导率之比的调整来任意仿真介质性质及介质层数等。其中入射角、分界面宽度、入射场强、沿轴距离可调（取分界面z=0m）。可通过改变轴的采样点调整绘图精度，最后完成沿z轴电场强度E（或磁场强度H）的动态表示、绘出整个域内E的强度图。1．电磁波斜入射到不同介质分界面上的反射和折射如图1所示，平行极化的均匀平面波以角度入射到良介质表面时，入射波、反射波和折射波可用下列式子表示为图1.平行极化波的斜入射示意图入射波：)cossin(m1)sincos(zxjkzxeEaaE)cossin(1m1zxjkyeEaH反射波：)cossin(m//1)sincos(zxjkzxeERaaE)cossin(1m//1zxjkyeERaH折射波：)cossin(m//t2)sincos(zxjkzxeETaaE)cossin(2m//t2zxjkyeETaH式中，222111222111,,,kk利用分界面上（z=0）电场和磁场切向分量连续的边界条件，可得斯耐尔反射定律：和斯耐尔折射定律：21221121021sinsin时kk并计算出平行极化波的反射系数R//和折射系数T//：coscoscoscos2121//RE+Et⊙⊙⊙E-zxH+H-Htcoscoscos2212//T类似地，可求出垂直极化波的反射系数和折射系数：coscoscoscos1212Rcoscoscos2122T（2）.对垂直入射情形，0，反射系数和折射系数变为2121//R212//2T3．电磁波斜入射到良导体表面的反射良导体的特性近似于理想导体，电磁波投射到良导体表面时，可认为发生全反射，此时，0,1,1//TRR四、实验截图下图为垂直入射时的波形演示00.511.52x10-3-1-0.500.51-505Z轴入射波传播方向入射波形X轴Y轴00.511.52x10-3-1-0.500.51-505Z轴反射波形X轴Y轴00.511.52x10-3-1-0.500.51-505Z轴折射波传播方向折射波形X轴Y轴-2-1012x10-3-1-0.500.51-10-50510Z轴介质1中的合成波x轴y轴-2-1.5-1-0.500.511.52x10-3-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81Z轴介质1中的合成波x轴