1、 1 题目：电磁波在介质界面上的反射和折射题目：电磁波在介质界面上的反射和折射 目目 录录 1 引言 1 2 电磁场的基本规律 1 2.1 电磁场的边值关系. 1 2.2 反射，折射定律的导出过程 2 3 推导振幅关系和菲涅耳公式 3 3.1 电场强度垂直入射面. 3 3.2 电场强度平行入射面. 5 3.3 位相关系分析. 6 3.4 偏振问题. 7 3.5 正入射（000 ， ）的菲涅尔公式 . 7 4 全反射 7 4.1 全反射现象 7 4.2 全反射情况下振幅和位相关系. 8 5 结论 9 6 参考文献. 10 7 致谢 . 11 1 电磁波在介质界面上的反射和折射电磁波在介质界面上的
2、反射和折射 摘摘 要要：利用电磁波在媒质界面的反射、折射方程，对平面电磁波在两种典型媒 质理想介质和理想导体表面的入射波、反射波以及折射波进行了模拟，利 用模拟结果得出理想介质和理想导体的反射、折射特性。一般情况下导电介质和 绝缘介质具有本质不同的特征， 可以根据介质参数和电磁波频率的不同把介质近 似为理想介质或理想导体。 关键词关键词: :电磁波；反射；折射；介质。 1 1 1 引言引言 在中学和大学阶段，我们都学习了折射和反射的规律以及菲涅耳公式，那么 这些规律是如何推导出来的呢？学习电动力学以后， 我们知道了这些规律是由单 色平面电磁波的波动方程及其边值关系推导出来的。 关于单色平面电磁
3、波的反射 和折射的规律包括两个方面：一、运动学规律：入射角、反射角和折射角的关系； 二、动力学规律：入射波、反射波和折射波的振幅比和相对相位。 任何波动在介质界面上的反射与折射现象都属于边值问题，电磁波亦如此， 它在界面上的行为取决于电磁场量和的边值关系。 电磁波入射到介质界面时 的反射和折射行为，与光的反射与折射现象完全一致。光学中的反射定律、折射 定律完全适用于电磁波。 关于反射和折射定律包括了两方面的内容：入射角、反射角、折射角的关 系；入射波、反射波和折射波的振幅、相位的关系。 2 2 电磁场的基本规律电磁场的基本规律 2.12.1 电磁场的边值关系电磁场的边值关系 一般情况下，电磁场
4、的边值关系为： 式(2-1) 式中E 、H 、D 、B 分别为弱导电介质内的电场强度、磁场强度、电位移 矢量和磁感应强度。和 是面自由电荷和电流的密度。在介质的分界面上， 通常没有自由电荷和传导电流，即 式(2-2) 因此，麦克斯韦方程组在介质的分界面上可以表示为： 式(2-3) 方程组（2-3）是我们研究单色平面电磁波的反射和折射规律的理论依据。 0)( )( )( 0)( 12 12 12 12 BBn DDn HHn EEn 0 , 0 0)( 0)( 0)( 0)( 12 12 12 12 BBn DDn HHn EEn 2 在一定频率的情况下，这组边界方程（边值关系）不是完全独立的。因此， 在讨论定态（一定频率）电磁波时，介质界面上的边值
