電磁波反射折射能量守恒定律推導及應用

盧中昊， 尹家賢

(國防科技大學 電子科學與工程學院， 湖南 長沙 410073)

電磁波反射折射能量守恒定律推導及應用

盧中昊， 尹家賢

(國防科技大學 電子科學與工程學院， 湖南 長沙 410073)

電磁波在均勻分區媒質上發生折射和反射時的能量守恒定律一直是“電磁場理論”課程教學中一個缺乏充分論述且容易引起概念混淆的知識點。本文討論了電磁波斜入射情況下的能量守恒問題，從功率的角度推導了能量守恒關系式，并介紹了天線罩增益損失的分析方法，這有助于學生直觀理解和正確應用電磁波反射折射中的能量守恒定律。

電磁場理論；能量守恒定律；天線罩

0 引言

在本科“電磁場理論”課程的教學中，講授電磁波在分區均勻媒質交界面上傳播能量守恒定律時，大多數的教材討論了入射波、反射波和透射波功率之間的關系，所定義的分界面的功率反射系數和功率投射系數均以實際坡印廷矢量在分界面的法向上的投影為參考，得到的結論是分界面上入射、反射、透射波的平均功率密度滿足能量守恒關系[1,2]。這個結論當然毋庸置疑，但大多數學生對此容易產生概念混淆，入射波、反射波和透射波有各自的傳播方向，自然，各自的坡印廷矢量方向與傳播方向一致，也是各不相同，為什么在討論能量守恒關系時一定要用各自在分界面法向的投影來考慮？如果不用投影，是不是就不能保持能量守恒關系？此外，幾乎沒有一本教科書就該部分理論的實際工程應用進行過舉例，使得學生弄不清楚學習該部分知識的目的。……