電磁波在介質(zhì)中的傳播規(guī)律電磁波的傳播是電磁場(chǎng)理論的重要組成部分。我們只考慮電磁波在各向同性均勻線性介質(zhì)中傳播，分別對(duì)電磁波在線性介質(zhì)和非線性介質(zhì)中的傳播規(guī)律進(jìn)行討論。1、電磁場(chǎng)的波動(dòng)方程一般情況下，電磁場(chǎng)的基本方程是麥克斯韋方程，而我們討論的介質(zhì)是各向同性均勻線性的，即（ 0,j0）的情形。麥克斯韋方程組的解既是空間的函數(shù)又是時(shí)間的函數(shù)，而我們只考慮隨時(shí)間按正弦函數(shù)變化的解的形式。對(duì)于這種解，其形式可表示成一個(gè)與時(shí)間無關(guān)的復(fù)矢量和一個(gè)約定時(shí)因子 ex）jt相乘，這里是TOC\o"1-5"\h\z角頻率。在這種約定下，麥克斯韋方程組便可表示成 1（1）HjE （2）E0 ⑶H0 ⑷對(duì)方程（1）兩邊同取旋度，并將式（2）代入便得E2 E （5）利用如下矢量拉普拉斯算子定義以及方程（3）⑹方程（5）式變?yōu)?Ek2E0類似地，可得B所滿足的方程為k2B方程（7）和（9）式稱為亥姆霍茲（Helmholtz）方程，是電磁場(chǎng)的波動(dòng)方程。2、平面波解一般的電磁波總可用傅里葉分析方法展開成一系列。單色平面波的疊加。所以，對(duì)

單色平面波的研究具有重要的理論和實(shí)際意義。假定波動(dòng)方程（ 7）和（8）式的單色平面波的復(fù)式量解為3E E0expjtkr(10)B B°ex3jtkr(11)式中E0,expjkxB0分別為E,B振幅，t代表波動(dòng)的相位因子。為圓頻率，k為波矢量（即電磁波的傳播方向）。為了描述均勻平面波的相位在空間的變化快慢，在此引入相速的概念，即平面波等相位的傳播速度。很顯然等相位面由下面方程決定1(12)(13)(14)tkrconst(12)(13)(14)方程（12）兩邊對(duì)時(shí)間t求導(dǎo)可得drvdtk由式（8）可知1V 將（10）和（11）式代入我們上面給出的麥克斯韋方程組可得 3E。kBo(15)B0kkEo(16)Eo(17)kBo 0(18)由（17）和（18）可以看出，介質(zhì)中傳播的電磁波是橫波，電場(chǎng)與磁場(chǎng)都與傳播方向垂直;由（15）和（16）式可知：Eg,B-與k二者相互垂直，且滿足右手螺旋關(guān)系。3、電磁波在線性介質(zhì)中的傳播1電磁波在線性介質(zhì)中的傳播，即電介質(zhì)參數(shù)和磁導(dǎo)率都為實(shí)數(shù)的波傳播情況。由關(guān)系式（8）可知，波數(shù)k必為實(shí)數(shù)。根據(jù)平面波解形式（10）易知，平面電磁波在線性介質(zhì)中傳播，只有相位發(fā)生變化，無幅值變化。將式（15）寫成kEH（19）kEH其中 。而且的單位是，故稱為波阻抗。其物理意義是垂直于傳播方向平面上的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的比值。在線性介質(zhì)中，波阻抗 為實(shí)數(shù)，也就是純電阻，所以電場(chǎng)和磁場(chǎng)同相。4、電磁波在非線性介質(zhì)中的傳播1實(shí)際中見到的非線性介質(zhì)是電介質(zhì)參數(shù)為復(fù)數(shù)的情形，即 ，j〃，譬如海水、濕地。通常這種介質(zhì)的損耗是由電導(dǎo)率 引起，故又有〃一。根據(jù)關(guān)系式（8）有"1/2TOC\o"1-5"\h\zk?. ,1j-； (20)將復(fù)數(shù)k寫成kj (21)由式(20)不難推出 1/2' "2T-1 ' 1 (22) 1/2〃2隨距離變化外，其由此可知，平面電磁波在非線性介質(zhì)中傳播，除了相位以傳播常數(shù)隨距離變化外，其幅值也要以衰減常數(shù)隨距離指數(shù)衰減。此時(shí)波阻抗為「「1—由此可知，在北線性介質(zhì)中，一般來說電場(chǎng)和磁場(chǎng)不再同相。下面我們分弱耗和良導(dǎo)體中兩種情況進(jìn)行討論。在弱耗情況下，即匚102，式（22），（23）,（24）可近似為TOC\o"1-5"\h\z2"2" (26)(27)（23），（24）可近似為由此可知，在弱耗情況下，傳播常數(shù)與在線性介質(zhì)中傳播下相同，衰減常數(shù) 與頻率無關(guān)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)同相。在良導(dǎo)體下，即r10（23），（24）可近似為2 2 (28)2(29)'2 （30）由式（30）可知，在良導(dǎo)體中，電場(chǎng)和磁場(chǎng)不在同相，而是電場(chǎng)始終超前磁場(chǎng)-。由式（29）可知，電磁波在良導(dǎo)體中傳播衰減很快，很難深入到4良導(dǎo)體內(nèi)部。一般電磁場(chǎng)能量集中于良導(dǎo)體表面。為此定義一個(gè)趨附深度描述電磁波穿透導(dǎo)體的能力，具體定義式是（31）即為參考文獻(xiàn)盛新慶?