有损耗媒质中电磁波传播
媒质的电磁性质和边界条件
磁导率
表示物质在磁场中导磁能力的物理量，单位为亨利/米（H/m）。
磁导
表示磁场中物质磁导能力的物理量，单位为亨利（H）。
电容率和电感率
电容率
表示电场中物质储存电荷能力的物理 量，单位为法拉/米（F/m）。
电感率
表示磁场中物质储存磁能能力的物理 量，单位为亨利/米（H/m）。
介电常数和磁导率
要点一
介电常数和磁导率的应用案例
介电常数：表示电介质极化程度的物 理量，单位为法拉（F）。
磁导率：表示磁性材料对磁场的影响 能力的物理量，单位为亨利（H）。
应用案例：在电磁波传播和微波工程 中，介电常数和磁导率的应用十分重 要。介电常数决定了电磁波在介质中 的传播速度和波长，而磁导率则影响 微波器件的性能。例如，在天线设计 和微波传输线中，需要选择具有适当 介电常数和磁导率的材料以确保电磁 波的正常传播和有效辐射。此外，介 电常数和磁导率的变化还可以用于制 造电磁波吸收材料和隐身技术等。
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06 结论
研究成果总结
媒质的电磁性质对电磁波的传播和散射具有重 要影响，研究媒质的电磁性质有助于深入理解 电磁波与物质相互作用的过程。
边界条件是描述媒质交界处电磁场行为的条件， 对于电磁波的传播和散射具有关键作用。
不同媒质的电磁性质和边界条件会导致电磁波 传播和散射的差异，这在实际应用中具有重要 的意义。
同一媒质间的边界条件
01
在同一媒质中，由于存在不均匀性或异常情况，电磁波的传播 也会受到限制或影响。
02
同一媒质间的边界条件描述了波在媒质中的传播行为，如吸收、
散射、折射等。
这些边界条件通常由物理定律和数学公式来描述，如波动方程、
影响无线电传播的原因
（3）干扰噪声它是由本系统或其它系统在空间传播的信号或干扰引起的，这主要指环境噪声的干扰。
当载有信息的无线电波在信道中传播时，由于信道内存在着许多电磁波源，它辐射的电磁波占据极宽的频带并以不同的方式在空间传播。这些电磁波对这一通信系统而言，就称为环境噪声干扰或外部干扰。环境噪声的来源是多方面的，可分为人为噪声干扰和自然噪声干扰，前者包括通信电子干扰和各种电气设备产生的干扰，后者则包括天电干扰，大气干扰等。
2.衰落现象
所谓衰落，一般是指信号电平随时间的随机起伏。它一般分为吸收型衰落和干涉型衰落两种。
(1)吸收型衰落它是指衰落主要是由于传输媒质电参数的变化，使得信号在媒质中的衰减发生相应的变化而引起的(例如水汽、雨雪等都对无线电波能量有吸收作用)。由于天气情况是随机的，则吸收强弱也有起伏，形成信号的衰落。
(2)干涉型衰落主要是由随机多径干涉现象引起的。在某些传播方式中，收、发两点之间信号有去干条传播途径，由于传输媒质的随机性，使得到达收信点的各条途径的时延随机变化，则合成信号的幅度和相位都发生随机起伏。信号的衰落现象严重地影响电波传播的稳定性和通信系统可靠性。
3．传输失真
无线电波通过媒质传输还会产生失真(振幅失真和相位失真)。产生失真原因一般有两个：一是多径传输效应，另一是媒质的色散效应。
4．干扰与噪声影响
任何一个收信系统的最小可用信号电平是由系统的噪声(又称ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ音)电子决定的。尤其在发信功率受限制的情况下，由于无线电波传输损耗较大，信号很微弱，此时噪声对无线电信号接收有非常重要的影响。
噪声可分为三类
（1）热噪声它是由导体中带电粒子在一定温度下的随机运动引起的。
大学物理复习题
一、 选择题1．已知自由空间一均匀平面波， 其磁场强度为0cos()y H e H t z ωβ=-， 则电场强度的方向____， 能流密度的方向为____。
（ A ）A. x ，zB. -x ，zC. x ， -zD. -x ， -z2．损耗媒质中的电磁波，其传播速度随媒质电导率σ的增大而 。
（ B ）A.不变B. 减小C. 增大D.和电导率无关3．如图所示两个载流线圈，所受的电流力使两线圈间的距离 。
（ A ）A.增大B.缩小C.不变D.和力无关4．在无损耗媒质中，电磁波的相速度与波的频率 。
（ C ）A ．成正比B ．成反比C ．无关D ．线性变化5．电位移表达式D E ε= （ C ）A ．在各种电介质中适用B ．只在各向异性的电介质中适用C ．只在各向同性的、线性的均匀的电介质中适用D ．真空中适用6．恒定电流场基本方程的微分形式说明它是 （ B ）A. 有散无旋场B.无散无旋场C.无散有旋场D.有散有旋场7．已知电场中一闭合面上的电移位 D 的通量不等于零，则意味着该面内 （ D ）A ．一定存在自由磁荷B ．一定不存在自由电荷C ．不能确定D ．一定存在自由电荷8．下面表述正确的为 （ D ）A ．矢量场的散度结果为一矢量场B ．标量场的梯度结果为一标量场C ．矢量场的旋度结果为一标量场D ．标量场的梯度结果为一矢量场9．电偶极子是_ __ （ A ）A ．两个相距很小的等量异号点电荷组成的系统B ．两个相距很小的等量同号点电荷组成的系统C ．两个相距很大的等量异号点电荷组成的系统D ．两个相距很大的等量同号点电荷组成的系统10．亥姆霍兹定理表明，研究一个矢量场，必须研究它的 ，才能确定该矢量场的性质。
（ A ）A.散度和旋度B.散度和通量C.旋度和环量D.梯度和方向导数11．磁场强度表达式B H μ= （ C ）A.在各种磁介质中适用B.只在各向异性的磁介质中适用C.只在各向同性的、线性的均匀的磁介质中适用D.真空中适用12．正弦电磁场 ( 角频率为ω ) 的磁场强度复矢量H 满足的亥姆霍兹方程为 （ A ）A.22000H H ωεμ∇+=B.220r r H H ωεμ∇+=C.200r H H ωεμ∇+=D.200r H H ωεμ∇+=13．静电场中电位为零处的电场强度 （ C ）A.一定为零B.最大C.不能确定D.最小14．标量场的梯度的方向为 （ B ）A.等值面的切线方向B.等值面的法线方向C.标量增加的方向D.标量减小的方向15．下列关于电场（力）线表述正确的是 （ B ）A.由正的自由电荷出发，终止于负的自由电荷B.由正电荷出发，终止于负电荷C.正电荷逆着电场线运动D.负电荷顺着电场线运动16．矢量场的散度在直角坐标下的表示形式为 （ A ）A.y x z A A A x y z∂∂∂++∂∂∂ B.x y z Ax Ay Az e e e x y z ∂∂∂++∂∂∂ C.x y z A A A e e e x y z ∂∂∂++∂∂∂ D.A A A x y z ∂∂∂++∂∂∂ 17．已知自由空间一均匀平面波，其电场强度为0cos()x E e E t z ωβ=-， 则能流密度的方向____， 磁场强度的方向为____。
电磁场与电磁波总复习
一、 单项选择题1．两个矢量的矢量积（叉乘）满足以下运算规律（ B ）A. 交换律 A B B A ⨯=-⨯B. 分配率 ()A B C A B A C ⨯+=⨯+⨯C. 结合率D. 以上均不满足 2. 下面不是矢量的是（ C ）A. 标量的梯度B. 矢量的旋度C. 矢量的散度D. 两个矢量的叉乘 3. 下面表述正确的为（ B ）A. 矢量场的散度结果为一矢量场B. 标量场的梯度结果为一矢量(具有方向性，最值方向)C. 矢量场的旋度结果为一标量场D. 标量场的梯度结果为一标量 4. 矢量场的散度在直角坐标下的表示形式为（ D ）A ．A A A x y z ∂∂∂++∂∂∂B ．y x z x y z A A Ae e e x y z ∂∂∂++∂∂∂C ．x y z A A A e e e x y z ∂∂∂++∂∂∂ D ． y x zA A A xy z ∂∂∂++∂∂∂ 5. 散度定理的表达式为（ A ）体积分化为面积分 A. sVA ds AdV ⋅=∇⋅⎰⎰⎰⎰⎰Ò B.sVA ds A dV⨯=∇⋅⋅⎰⎰⎰⎰⎰ÒC.sVA ds A dV ⨯=∇⨯⋅⎰⎰⎰⎰⎰Ò D.sVA ds A dV ⋅=∇⨯⋅⎰⎰⎰⎰⎰Ò 6. 斯托克斯定理的表达式为（B ）面积分化为线积分A. ()LsA dl A ds ⋅=∇⋅⋅⎰⎰⎰Ñ B.()LsA dl A ds⋅=∇⨯⋅⎰⎰⎰ÑC.()LsA dl A ds ⨯=∇⨯⋅⎰⎰⎰Ñ D. ()LsA dl A ds ⋅=∇⋅⋅⎰⎰⎰Ñ 7. 下列表达式成立的是（ C ） 两个恒等式()0A ∇∇⨯=g ，()0u ∇⨯∇=A.()sVAds A dV =∇⨯⋅⎰⎰⎰⎰⎰Ò； B. ()0u ∇∇=g ；C. ()0A ∇∇⨯=g ；D. ()0u ∇⨯∇=g8. 下面关于亥姆霍兹定理的描述，正确的是（ A ）（注：只知道散度或旋度，是不能全面反映场的性质的）A. 研究一个矢量场，必须研究它的散度和旋度，才能确定该矢量场的性质。
电磁波传播原理
电磁波传播原理电磁波是一种能够在真空中传播的波动现象，它在无线通信、无线电广播、雷达系统等领域发挥着重要的作用。
本文将介绍电磁波的传播原理，包括电磁波的定义与特性、电磁波的传播方式及其影响因素。
1. 电磁波的定义与特性电磁波是由电场和磁场相互耦合而成的波动现象。
电场和磁场通过Maxwell方程组相互关联，形成电磁波的传播。
电磁波具有以下特性：1.1 频率与波长电磁波的频率表示波动的周期性，单位为赫兹（Hz），波长表示波动的空间周期，单位为米（m）。
两者之间的关系为 c = λf，其中，c表示光速。
1.2 能量与强度电磁波携带能量，其能量与强度与电磁场的振幅相关。
强度衡量了电磁波的能量传递速率，单位通常为瓦特/平方米（W/m²）。
1.3 极化与方向电磁波的振动方向决定了其极化状态。
如果电磁波的电场振动方向固定不变，则为线偏振；如果电场振动方向在垂直平面上变化，则为圆偏振或椭圆偏振。
2. 电磁波的传播方式电磁波在空间中以波动的方式传播，主要包括直线传播、绕射传播和反射传播三种方式。
2.1 直线传播当电磁波沿着一条直线传播时，会保持波动的形态不变。
这种传播方式主要适用于开放的空间环境，例如无线通信中的室外传播。
2.2 绕射传播当电磁波遇到一个障碍物时，会发生绕射现象，即波动从一个区域穿过障碍物后继续传播。
绕射传播常见于射频通信中的建筑物、山脉等障碍物环境中。
2.3 反射传播电磁波在遇到介质边界时会发生反射现象，即波动从边界反射回来。
反射传播常见于无线电广播中的地面反射和室内环境中的多次反射。
3. 影响电磁波传播的因素电磁波的传播受到多种因素的影响，包括频率、波长、功率、环境和障碍物等。
3.1 频率与波长频率和波长决定了电磁波在空间中的传播特性。
高频率的电磁波会更容易受到阻碍，传播距离相对较短；低频率的电磁波可以穿透障碍物，传播距离相对较远。
3.2 功率与衰减电磁波的功率越大，传输距离越远。
然而，电磁波在传播过程中会受到衰减，衰减程度取决于介质的特性。
介质损原理
介质损原理
介质损耗原理是指在电磁波传播过程中，电磁波与介质相互作用而产生的能量损耗现象。
介质损耗原理在电磁学中有着重要的应用，可以解释电磁波在介质中衰减的原因。
介质损耗主要有两种形式，即导电损耗和磁性损耗。
导电损耗是指当电磁波通过导电介质时，在电场的作用下，导电介质中的自由电子发生运动和碰撞，产生能量损耗。
磁性损耗是指当电磁波通过磁性介质时，在磁场的作用下，磁性介质中的磁化电流会发生耗散，导致能量损耗。
导电损耗和磁性损耗的大小与介质的性质有关。
对于导电介质来说，其导电损耗主要取决于导电率和电磁波的频率。
导电率越高，频率越高，导电损耗也越大。
而对于磁性介质来说，其磁性损耗主要取决于磁导率和电磁波的频率。
磁导率越高，频率越高，磁性损耗也越大。
介质损耗的存在会导致电磁波在传播过程中能量逐渐减弱，信号衰减。
这对于电磁波的传输和通信系统的性能都会产生影响。
因此，在设计和选择介质时，需要考虑介质的损耗特性，以在最小损耗的情况下传递信号。
同时，还可以通过改变介质的结构和物理性质来减小介质的损耗。
总之，介质损耗原理是电磁学中重要的概念，它解释了电磁波在介质中衰减的机制。
了解介质损耗原理对于电磁波的传输和通信系统的设计与优化具有重要意义。
电磁场在介质中的传播现象
电磁场在介质中的传播现象引言：电磁场是自然界中普遍存在的一种物理现象，它在空气或真空中的传播已经得到了广泛的研究。
然而，当电磁场传播到介质中时，由于介质的物理性质和结构的复杂性，电磁场的传播现象会发生一系列的变化。
本文将探讨电磁场在介质中传播时的一些重要现象和相关研究进展。
第一部分：介质与电磁场的相互作用介质是指能够传播电磁波的物质或介介质。
与空气或真空相比，介质具有更加复杂的物理性质，如电导率、磁导率和介电常数等，这些性质决定了电磁场在介质中传播过程的特征。
当电磁波传播到介质中时，电磁场的振荡会引起介质内部电荷和磁荷的移动，从而改变了原本的电磁场分布。
这种相互作用导致了一系列有趣的现象和效应。
第二部分：折射现象折射是指电磁波在从一种介质传播到另一种介质时发生的偏折现象。
根据斯涅尔定律，入射角和折射角之间存在一个固定的比值，称为折射率，它反映了介质对电磁波传播的阻力程度。
折射现象在光学领域得到了广泛的研究和应用，如棱镜的原理、眼镜的工作原理等。
第三部分：色散现象色散是指介质对波长不同的电磁波的折射率不同，进而导致不同波长的光在介质中传播速度的差异。
这种现象导致了折射角的变化与入射角的关系不再符合斯涅尔定律。
通常情况下，介质对较短波长的光具有较大的折射率，较长波长的光具有较小的折射率，这就形成了色散效应。
色散效应在光学领域广泛应用于分光仪的原理和材料分析等方面。
第四部分：吸收和散射现象介质对电磁场的能量吸收和散射是电磁场在介质中传播过程中的重要现象。
当电磁波传播到介质中时，由于介质分子或原子的内部结构以及电磁场分布的不均匀性，一部分电磁能量会被转化为热能或散射出来。
这种能量损耗和散射会导致电磁场的强度和传播方向的改变。
吸收和散射现象在介质的热传导、电磁波的衰减以及能量转换等领域具有重要的应用价值。
第五部分：电磁波在生物介质中的传播除了常见的固体、液体和气体介质外，生物体内部的组织和细胞也可以被视为一种特殊的介质。
电磁波传播特性实验报告
电磁波传播特性实验报告实验目的：通过本实验，我们旨在深入了解电磁波的传播特性，掌握其在不同媒质中的传播规律和相关参数的测量方法，从而提高对电磁波的理解和应用能力。
实验器材与原理：本实验使用的器材主要包括：1. 发射器：用于产生一定频率、幅度和相位的电磁波信号。
2. 接收器：用于接收传播过来的电磁波信号并测量其幅度和相位差。
3. 调制器：用于调整电磁波信号的频率、相位和幅度。
4. 板间距调节器：用于调整板间距的大小。
在本实验中，我们主要使用了传输线实验箱来模拟电磁波在不同媒质中的传播特性，通过调整模型中的板间距，我们可以模拟不同媒质介电常数的变化，从而探究电磁波在不同媒质中的传播规律和特性。
实验过程与结果：在实验中，我们首先调整了发射器和接收器之间的距离，并通过调制器调整了发射信号的频率和幅度。
随后，我们通过板间距调节器调整了模型中两板之间的距离，模拟了电磁波在不同媒质中的传播特性。
通过实验测量，我们得到了电磁波在不同媒质中的传播速度和衰减规律。
我们发现，相同的信号在空气和绝缘材料中传播的速度是明显不同的，其中，在绝缘材料中的传播速度要明显慢于在空气中的传播速度，这与绝缘材料的介电常数较高有关。
此外，我们还测量了电磁波在不同板间距离下的信号幅度和相位差变化情况，发现信号的传播距离增加时，信号幅度会逐渐减小，相位差也会发生变化，而这种变化的规律与不同媒质的介电常数和板间距离有关。
结论：通过本次实验，我们深入了解了电磁波的传播特性和相关参数的测量方法，并掌握了在不同媒质中进行电磁波传播实验的技巧和方法。
此外，我们还发现了电磁波在不同媒质中传播的速度和衰减规律，这对于我们更深入地理解和应用电磁波具有重要意义。
参考文献：[1] 徐敏忠, 黄英杰, 张辉, 等. 电磁波在不同媒质中的传播特性研究[J]. 科技信息, 2008(35):329-331.[2] 高丽平, 陈建忠, 吴之峰, 等. 电磁波在不同媒质中传播特性研究及应用[J]. 电子技术, 2018(10):303-304.。
电磁波在水-空气两层媒质中的传播特性研究
收稿日期：2019年4月4日，修回日期：2019年5月9日基金项目：国家自然科学基金项目（编号61702536）资助。
作者简介：王俊，男，硕士研究生，研究方向：水下电磁波通信。
王世练，男，博士，教授，研究方向：水下通信与网络对抗。
∗1引言声波传播一直是水下通信的主要方式，传播范围可达数十公里［1］，是较为可靠的通信技术。
然而它有几个显著的局限性：1）浅水中的性能较差，易受多径、温度、水压、混浊物的影响；2）声波传播速度较慢，带宽受限［2］，通信速率通常低于1kbps ；3）水和空气交界面处存在严重的反射和衰减，以及来自障碍物的衍射。
此外激光技术也可用于水下通信，它主要的优点是可用带宽较高，通信容量大［3］，然而，光通信容易受混浊悬浮颗粒和浮游生物的影响，只能在清澈的水域有效传播。
电磁波在水下会有巨大的衰减，但是它也具有显著的优点，能够在非视距条件下工作，不受水中浑浊物、盐分浓度和气压梯度的影响，具有较高的通信速率和可用带宽，特别是可以借鉴地面无线通信技术。
此外，在空气和水的交界面附近，以特定角度掠射，可以达到较远距离的通信。
文献［4］中提到可以利用电磁波从海水进入空气时形成的表面波进行传播，由于空气的介电常数非常小并且电导率近似为0，因此通过海面的传播损耗远远小于海水中的视距传播。
A.Shaw 等学者通过实验对此进行了验证，发现天线距离水面很近时，电磁波的衰减程度将变小，能够传播90m 的距电磁波在水-空气两层媒质中的传播特性研究∗王俊王世练（国防科技大学电子科学学院长沙410073）摘要根据海水中电磁波的传播特性，建立了水-空气两层媒质的电磁波传播模型，分析了海水中直射路径和海面路径两种传播方式的传播损耗，并利用FEKO 进行仿真验证。
结果表明，100kHz 的电磁波在直射路径15m 处衰减198dB ，而海面路径100m 处衰减161dB 。
利用直射路径可以实现以100kHz 左右的频率近距离的高速传输，利用海面路径则可以实现以100kHz 到1MHz 的远距离传输。
电磁场与电磁波(第4版)第5章部分习题参考解答-电磁场与电磁波第五章
5.1 在自由空间中，已知电场3(,)10sin() V/m y E z t e t z ωβ=−G G，试求磁场强度。
(,)H z t G解：以余弦为基准，重新写出已知的电场表示式3π(,)10cos( V/m 2y E z t e t z ωβ=−−G G这是一个沿方向传播的均匀平面波的电场，其初相角为z +90−D 。
与之相伴的磁场为300311π(,)(,)10cos(210πcos() 2.65sin() A/m120π2z z y x x H z t e E z t e e t z e t z e t z ωβηηωβωβ=×=×−−=−−−=−−G G G G G G G5.2 理想介质（参数为0μμ=、r 0εεε=、0σ=）中有一均匀平面波沿x 方向传播，已知其电场瞬时值表达式为9(,)377cos(105) V/m y E x t e t x =−G G试求：(1) 该理想介质的相对介电常数；(2) 与(,)E x t G相伴的磁场；(3) 该平面波的平均功率密度。
(,)H x t G 解：(1) 理想介质中的均匀平面波的电场E G应满足波动方程2220EE tμε∂∇−=∂G G据此即可求出欲使给定的E G满足方程所需的媒质参数。
方程中222929425cos(105)y y y y y E E e E e e t x x∂∇=∇==−−∂G G G G 221892237710cos(105)y y y E E e e t t x∂∂==−×−∂∂G G G x = 故得91899425cos(105)[37710cos(105)]0t x t x με−−+×−即18189425251037710με−==×× 故181882r 0025102510(310) 2.25εμε−−×==×××=其实，观察题目给定的电场表达式，可知它表征一个沿x +方向传播的均匀平面波，其相速为98p 10210 m/s 5v k ω===× 而8p 310v ====×故2r 3() 2.252ε==(2) 与电场相伴的磁场E G H G 可由0j E ωμ∇×=−H G G求得。
均匀有耗媒质中平面电磁波传播瞬态特性时域有限差分数值模拟
０ 引言
随着 电磁波技 术在通 讯 、 微波成 像 、 地质 勘探 等 诸多领域 的广泛应用 ， 研究平面电磁波的传播特性 成为 非 常重要 的研 究 内容 。在地 球 物理探 测 领域 ， 大部 分地 质都 是有 耗 媒质 （ 即 ≠０ Ｓ ／ ｍ） ， 因此 有耗 媒 质 中平 面 电磁 波 传 播 特性 的研 究具 有 重 要 的意
义 。 由于地球 介质 具有 分层 结构 ， 尤 其在 进行 地 下 目标 探测时经 常会遇 到在多层介 质 中埋入 被探测 的
皿０ ， 磁场 雷＝ 旭 ， （ ｚ ， ｆ ） ， 场量仅是时 间ｔ 和位 置ｚ 的函数 。此 时麦克斯 韦方 程为 ： 硼 饵
＝
一＿
ＯＺ
一
（ 【 １ １ ） ）
时惘 轴 ｔ 取 样
本文 以时域有 限差分 法 （ Ｆ Ｄ Ｔ Ｄ ） 作为数 学基 础 ， 把 Ｍａ ｘ ｗ ｅ ｌ ｌ 方程 在 空 间 、 时 间域 上离 散化 ， 用 差 分方 程代 替一 阶偏 微分方 程 ， 求解 差分方程 组 ， 从 而在离
散 的网 格空 间模 拟 电磁 波 电场 和磁 场 的运 动规 律
２ ０ １ ３ 年第 ６ 期
国 外 测 井 技 术
Ｗ ０ＲＬ Ｄ Ｗ Ｅ Ｌ Ｌ Ｌ ＯＧＧＩ ＮＧ ＴＥ Ｃ ＨＮＯＬ ＯＧＹ
Ｄｅ ｃ ． ２ Ｏ１ ３
２ ４
总第 １ ９ ８ 期
Ｔｏ ｔ ａ ｌ ｌ ９８
・
基础科 学 ・
均匀有耗媒质 中平面 电磁波传播瞬态特性 时域 有 限差分 数值 模 拟
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方程 （ １ ） 和（ ２ ） 的Ｆ Ｄ Ｔ Ｄ离 散为 ：
电磁波的传播原理
电磁波的传播原理
电磁波的传播原理是基于麦克斯韦方程组和电磁场理论。
电磁波是由电场和磁场交替变化而形成的一种波动现象。
根据麦克斯韦方程组，电场和磁场相互作用，彼此产生变化。
当电场发生变化时，根据法拉第电磁感应定律，就会产生磁场的变化；当磁场发生变化时，根据安培环路定律，就会产生电场的变化。
这种电磁场的交替变化就形成了电磁波。
根据麦克斯韦方程组的推导，可以得知电磁波的传播速度为光速，即299,792,458米/秒。
这意味着电磁波能够在真空中传播，而不需要媒质进行传导。
此外，电磁波具有波粒二象性，既可以表现为波动的形式，又可以看作是由粒子构成的能量量子。
电磁波的传播方式是通过空间中的相互垂直的电场和磁场的振荡相互作用而实现的。
电磁波具有特定的频率和波长，频率和波长之间的关系遵循光速不变定律（即频率乘以波长等于光速）。
根据频率的不同，电磁波可以分为不同的类型，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
当电磁波遇到不同介质时，会发生折射、反射和吸收等现象。
折射是指电磁波在从一种介质传播到另一种介质时，传播方向发生改变的现象。
反射是指电磁波遇到界面时，部分能量被界面反射回去的现象。
吸收是指电磁波的能量被介质吸收并转化为其它形式能量的过程。
电磁波的传播具有很广泛的应用，涵盖了通信、雷达、无线电、电视、卫星通信、医学影像等众多领域。
通过对电磁波传播原
理的研究，人们能够更好地理解光与电磁波的行为，从而实现电磁波的利用与控制。
整理《电磁场与电磁波》答案(6) 一选择题
《电磁场与电磁波》自测试题整理表姓名:职业工种:申请级别:受理机构:填报日期:A4打印/ 修订/ 内容可编辑《电磁场与电磁波》自测试题1.介电常数为的均匀线性介质中，电荷的分布为，则空间任一点____________,_____________。
2. ；1. 线电流与垂直穿过纸面，如图所示。
已知，试问__ _______；若，则_____ ____。
2. ；1A1. 镜像法是用等效的代替原来场问题的边界，该方法的理论依据是___。
2. 镜像电荷；唯一性定理1. 在导电媒质中，电磁波的相速随频率改变的现象称为_____________，这样的媒质又称为_________ 。
2. 色散；色散媒质1. 已知自由空间一均匀平面波，其磁场强度为，则电场强度的方向为__________，能流密度的方向为__________。
2. ；1. 传输线的工作状态有________ ____、_______ _____、____________三种，其中________ ____状态不传递电磁能量。
2. 行波；驻波；混合波；驻波1. 真空中有一边长为的正六角形，六个顶点都放有点电荷。
则在图示两种情形下，在六角形中心点处的场强大小为图中____________________；图中____________________。
2. ；1. 平行板空气电容器中，电位(其中a、b、c 与d为常数)，则电场强度__________________，电荷体密度_____________________。
2. ；1. 在静电场中，位于原点处的电荷场中的电场强度线是一族以原点为中心的__________________线，等位线为一族_________________。
2. 射；同心圆1. 损耗媒质中的平面波 , 其传播系数可表示为__________ 的复数形式，其中表示衰减的为___________。
2.；1. 在无损耗传输线上，任一点的输入功率都 _______，并且等于_______ 所得到的功率。
电磁波传播特性实验报告
一、实验目的1. 理解电磁波的基本概念和传播特性。
2. 掌握电磁波传播实验的基本操作和数据处理方法。
3. 通过实验验证电磁波在自由空间、导电媒质和不同介质界面上的传播特性。
二、实验原理电磁波是一种由振荡的电场和磁场组成的波动，能够在真空和介质中传播。
电磁波的传播特性包括传播速度、波长、频率、衰减、反射、折射和干涉等。
本实验主要研究以下几种特性：1. 电磁波在自由空间中的传播速度。
2. 电磁波在导电媒质中的传播速度和衰减。
3. 电磁波在不同介质界面上的反射和折射。
三、实验仪器与设备1. 电磁波发射器：产生不同频率的电磁波。
2. 电磁波接收器：接收电磁波信号，并测量其强度。
3. 波导：用于传输和测量电磁波。
4. 信号发生器：产生标准频率信号，用于校准实验设备。
5. 数字示波器：显示和记录电磁波信号。
6. 计算机及数据采集软件。
四、实验步骤1. 自由空间传播实验（1）将电磁波发射器和接收器放置在自由空间中，保持两者之间的距离不变。
（2）调整信号发生器，产生不同频率的电磁波。
（3）测量接收器接收到的电磁波信号强度，并记录数据。
2. 导电媒质传播实验（1）将电磁波发射器和接收器放置在导电媒质中，保持两者之间的距离不变。
（2）调整信号发生器，产生不同频率的电磁波。
（3）测量接收器接收到的电磁波信号强度，并记录数据。
3. 介质界面反射和折射实验（1）将电磁波发射器放置在介质界面一侧，接收器放置在另一侧。
（2）调整信号发生器，产生不同频率的电磁波。
（3）测量接收器接收到的反射和折射信号强度，并记录数据。
五、实验数据与分析1. 自由空间传播实验通过实验数据，可以计算出电磁波在自由空间中的传播速度，并与理论值进行比较。
2. 导电媒质传播实验通过实验数据，可以计算出电磁波在导电媒质中的传播速度和衰减系数，并与理论值进行比较。
3. 介质界面反射和折射实验通过实验数据，可以计算出电磁波的反射率和折射率，并与理论值进行比较。
电磁波的传播原理
电磁波的传播原理电磁波是由电场和磁场通过相互作用而形成的一种波动现象。
它是一种没有质量和电荷的粒子，以光的速度在真空中传播。
电磁波的传播原理涉及到电场和磁场之间的相互关系以及它们在空间中的传播方式。
首先，电磁波的传播基础可以归结为麦克斯韦方程组。
这组方程描述了电场和磁场之间的相互作用以及它们随时间和空间的变化情况。
其中，麦克斯韦方程组分为四个方程，分别是高斯定律、法拉第电磁感应定律、安培环路定律和麦克斯韦方程。
通过这组方程，我们可以得到电磁波的传播特性。
其次，电磁波的传播需要媒质的支持。
电磁波可以在真空中传播，因为真空中没有物质阻碍电场和磁场的传播。
但在介质中，电磁波的传播受到物质性质的影响。
介质中的原子和分子会对电场和磁场施加作用，使得电磁波在介质中传播时速度降低。
这种情况下，电磁波的传播速度会受到介质的折射率等因素的影响。
进一步地，电磁波的传播可以分为两种方式：横波和纵波。
横波是指电场和磁场垂直于传播方向的波动，而纵波是指电场和磁场平行于传播方向的波动。
光波是一种横波，其电场和磁场可以垂直于光波传播的方向。
此外，电磁波的传播速度在真空中是一个常数，即光速。
光速在真空中的数值约为299,792,458米每秒，用c来表示。
这是因为电场和磁场的相互作用通过真空中的电磁感应方式来实现，电磁波在真空中的传播并不受到物质阻碍。
总结起来，电磁波的传播原理涉及到麦克斯韦方程组、介质的影响、波动方式和传播速度等方面。
通过了解这些原理，我们能够更好地理解电磁波在空间中的传播方式，并且可以应用到各种领域中，如通信、雷达、电视等。
电磁波的传播原理是现代科学技术的基础，对于我们深入了解和应用电磁波至关重要。
电磁波的传播与特性
电磁波的传播与特性电磁波是由电场和磁场相互耦合而形成的一种波动现象。
它在自然界中广泛存在，并且在科技领域有着广泛的应用。
本文将重点探讨电磁波的传播原理和其特性。
一、电磁波的传播原理电磁波的传播是通过电磁场相互作用并产生的传输过程。
当电磁波在空间中传播时，电场和磁场相互交错地变化。
根据麦克斯韦方程组，电场和磁场之间的变化满足电磁波方程。
这个方程描述了电磁波在空间中传播的速度（即光速）与电磁场强度之间的关系。
二、电磁波的特性2.1 频率和波长电磁波是由不同频率的电磁场振荡产生的，频率是衡量电磁波的重要指标之一。
频率越高，波动的周期就越短，能量也越大。
通常，我们用赫兹（Hz）来表示电磁波的频率。
电磁波的波长则指的是电磁波一个完整波动周期所占据的空间距离。
频率和波长之间有一个简单的关系：波速等于波长乘以频率。
因此，对于同一种电磁波，频率和波长呈反比关系。
2.2 能量传播电磁波不仅传播信息，还能传播能量。
电磁波在媒质中传播时，会导致媒质中的电荷和磁荷产生振动。
这种振动可以转化为能量传递。
例如，太阳能就是利用太阳发出的电磁波传播与媒质之间的能量转换而实现的。
2.3 反射和折射电磁波在与边界接触时会发生反射和折射现象。
当电磁波遇到一个与其传播介质不同的介质时，会发生折射。
而当电磁波遇到一个与其传播介质相同的边界时，会发生反射。
这两种现象都是由于电磁波在边界处的传播速度发生变化所引起的。
2.4 偏振电磁波还具有偏振的特性。
简单来说，偏振就是描述电磁波振荡方向的属性。
在自然界中，电磁波的振动方向是随机的，这被称为自然偏振。
而在某些特定条件下，可以使电磁波的振动限制在一个特定的方向上，这被称为线偏振。
2.5 干涉和衍射电磁波还具有干涉和衍射现象。
干涉是指两个或多个电磁波相互叠加时所产生的波动现象。
衍射是指电磁波通过一个有限孔径或者绕过一个障碍物时发生的波动现象。
这两种现象都是由于电磁波的波动性质所引起的。
结论电磁波的传播与特性是物理学领域的重要研究对象。
电磁波的吸收与传播特性分析
电磁波的吸收与传播特性分析电磁波是一种波动性质的电磁辐射，它在自然界和工业生产中具有广泛的应用。
了解电磁波的吸收与传播特性，对于我们深入理解和应用这一现象具有重要意义。
首先，我们来探讨电磁波的吸收特性。
当电磁波穿过媒质时，它会与媒质中的原子或分子相互作用，引起原子或分子的电荷分布的变化。
这种变化会导致电磁波能量的吸收，即电磁波被转化为媒质内部的热能。
这种吸收过程可以通过媒质的吸收系数来描述。
媒质对电磁波的吸收程度与电磁波的频率有关。
一般来说，媒质对低频电磁波的吸收较强，而对高频电磁波的吸收较弱。
这是因为在低频情况下，电磁波的波长较长，与原子或分子的尺寸相当。
因此，电磁波可以引起原子或分子的共振吸收，从而增加吸收能量。
随着频率的增加，电磁波的波长变短，无法与原子或分子产生共振吸收，导致吸收能量减少。
与吸收不同，电磁波的传播是指电磁波在空间中的传递。
电磁波的传播特性受到多种因素的影响。
首先是波速的影响。
根据麦克斯韦方程组，电磁波的传播速度与真空中的光速密切相关。
在真空中，电磁波的传播速度为常数，即光速。
而在其他媒质中，由于与媒质中原子或分子的相互作用而导致的电磁波能量的转移，使得电磁波在媒质中传播速度降低。
这种降低的程度称为介质的折射率，折射率越大，电磁波的传播速度越慢。
第二个因素是电磁波的衍射和干涉。
当电磁波遇到障碍物或通过一个孔径时，会发生衍射现象，即电磁波在障碍物或孔径周围会弯曲和扩散。
这种现象与电磁波的波长有关，波长越大，衍射效应越显著。
干涉是指不同波源发出的电磁波在叠加时产生的干涉效应。
干涉可以增强或减弱电磁波的振幅，从而影响电磁波的传播。
最后，电磁波的传播还受到吸收和散射的影响。
上文提到，媒质中的原子或分子会吸收电磁波的能量，将其转化为热能。
除了吸收外，电磁波还会遇到原子或分子的散射作用。
散射是指电磁波的入射方向改变，并分散至不同方向。
这种散射通常会导致电磁波的衰减和传播方向的改变。
综上所述，电磁波的吸收与传播特性是相互关联和影响的。
电磁波的传播和干扰实验分析
干扰产生的原因可能有多种，如发射机功率过大、接收机灵敏度过高、信号频率相 近或信号调制方式不兼容等。
实验目标与意义
01
02
03
04
通过实验了解电磁波的传播特 性和干扰现象，加深对电磁波
理论的理解。
掌握电磁波测量和分析的基本 方法，提高实验技能和数据处
工作模式
记录发射源的工作模式，如连续波、脉冲波 等。
接收信号强度变化监测
接收设备
记录所使用的接收设备类型，如无线 电接收机、频谱分析仪等。
接收灵敏度
记录接收设备的接收灵敏度，以及调 整过程中的变化。
信号强度变化
实时监测并记录接收到的信号强度变 化，包括信号幅度的波动、信噪比的 变化等。
数据处理
对接收到的信号进行必要的处理，如 滤波、放大、数字化等，以便后续分 析。
THANKS
感谢观看
传播模型参数估计
模型选择
根据实验需求和数据特点，选择合适的电磁波传播模型， 如自由空间传播模型、对数距离路径损耗模型等。
参数估计
利用采集到的数据，通过最小二乘法、最大似然估计等方 法对模型参数进行估计，得到模型的具体表达式。
模型验证
将估计得到的模型参数代入模型中进行验证，比较模型的 预测结果与实际测量结果的吻合程度，评估模型的准确性 和可靠性。
06
结论总结与展望
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
实验成果回顾
实现了电磁波在不同介质中的传播特性研究，通过改变介质参数，观察到了电磁波传播速度、幅度和 相位的变化规律。
分析了电磁波在复杂环境中的干扰效应，揭示了干扰源类型、干扰强度和干扰距离对电磁波传播的影响 机制。
电磁波传播的色散现象和群速
σ 5.8 ×107 = = 1.04 × 1014 >> 1 ωLε 2π ×104 × 1 ×10−9
36π
对于频率范围的高端 fH =100MHz ，有
σ 5.8 × 107 = = 1.04 × 1010 >> 1 ωH ε 2π ×108 × 1 × 10−9
36π
11:15
由此可见，在要求的频率范围内均可将铜视为良导体，故
r r E1 ( z , t ) = ex Em cos[(ω0 + Δω )t − ( β 0 + Δβ ) z ] r r E2 ( z , t ) = ex Em cos[(ω0 − Δω )t − ( β 0 − Δβ ) z ]
则合成波电场： r r r 实数：E ( z , t ) = E1 ( z , t ) + E 2 ( z , t )
电磁波的传播特性与介质参数有关当这些参数和传播常数随频率变化时不同频率电磁波的传播特性就会有所不同这就是色散效应这种媒质称为色散媒质
色散现象和群速
色散现象：相速随频率变化 电磁波的传播特性与介质参数(ε、μ 和σ )有关，当这些参数和 传播常数随频率变化时，不同频率电磁波的传播特性就会有所不 同，这就是色散效应，这种媒质称为色散媒质。 单一频率的电磁波不载有任何有用信息，只有由多个频率的正弦 波叠加而成的电磁波才能携带有用信息。
11:15
δL =
1 = π f L μσ
1 π ×10 × 4π × 10 × 5.8 × 10 1
4 −7 7
= 0.66 mm
δH =
1 = π f H μσ
π × 108 × 4π × 10−7 × 5.8 × 107