MATLAB仿真平面电磁波在不同媒介分界面上的入射

这个文档中有实验所需要的程序代码(MATLAB),可以输入不同参数,仿真电磁波在不同媒介分界面上的入射

MATLAB仿真平面电磁波在不同媒介分界面上的入射、反射和折射

一、实验目的：

1、进一步学习MATLAB，初步掌握GUI界面的编程。 2、通过编程实现电磁波仿真效果图。

3、进一步理解平面电磁波的入射、反射和折射现象 二、实验要求：

1、以电场为例，动态演示平面电磁波的传播情况。 2、可以任意设置媒介的介电常数和入射角。

3、考虑金属导体和空气的分界面平面电磁波的入射、反射情况。 三、实验原理：

电磁波从一种媒质入射到第二种媒质时，分界面使一部分能量反射回第一种媒质，另一部分能量折射到第二种媒质中，反射波和折射波得大小和相位取决于分界面两侧的媒质特性、极化方向和入射角大小等，当电磁波入射到理想导体表面时，会发生全反射。这一过程中包括的主要原理有以下三点。 1、正弦平面波在媒质分界面的反射和折射规律

波对分界面的入射是任意的，但为了方便，我们假设入射面与zox面重合。

波在z>0时发生入射和反射，在z<0时发生折射并令空间任意一点r处 的 入 射 波、反射波和折射波场强为：

Ei Ei0e jKir Ei0e jK1(xsin i zcos i) jKir jK(xsin r zcos r)

Er0e1 Er Er0e jKr jK(xsin zcos ) E Eei Ee1ttt0t0 t

图表 1 正弦波斜入射示意图

根据在z=0的界面上电场强度的切线分量相等的边界条件，有

Ei(x,y,0) Er(x,y,0) Et(x,y,0) 故必有 k1sin i

k1sin r k2sin t

r

反射定律： i折射定律： k1sin i

k2sin r

2、 正弦平面波对理想介质的斜入射 ① 垂直极化波

垂直极化波对理想介质斜入射如图所示，由折射和反射定律，我们可以得到在任意媒质中的场强。

在第一煤质中

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jkzcos 1jkzcos 1 jkxsin 1

E1y Ei0(e1 Re1)e1 jkzcos 1jkzcos 1 jkxsin 1

Re1)e1 H1x ( Hi0cos 1)(e1

jk1zcos 1jk1zcos 1 jk1xsin 1

H (Hsin )(e Re)ei01 1z

在第二煤质中

Er0

2cos 1 1cos 2 2cos 1 1cos 2

2 2cos 1

Ei0

Et0

2cos 1 1cos 2

Ei0

jk(xsin 2 xcos 2)

E2y Et0e2 jk(xsin 2 xcos 2) H2x ( Ht0cos 2)e2

jk2(xsin 2 xcos 2)

H (Hsin )e2zt02

图表 2 垂直极化波斜入射 ② 平行极化波

平行极化波对理想介质斜入射如图所示，由折射和反射定律，我们可以得到在任意媒质中的场强。

在第一煤质中

E1x (Ei0cos 1)(e jk1zcos 1 Rejk1zcos 1)e jk1xsin 1 jk1zcos 1jkzcos 1 jkxsin 1

Re1)e1 E1z ( Ei0sin 1)(e

jkzcos 1jkzcos 1 jkxsin 1 H1y Hi0(e1 Re1)e1

在第二煤质中

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Er0

2cos 2 1cos 1 2cos 2 1cos 1

2 2cos 1

Ei0

Et0

2cos 2 1cos 1

Ei0

E2x (Et0cos 2)e jk2(xsin 2 zcos 2) jk2(xsin 2 zcos 2) E2z ( Et0sin 1)e

jk2(xsin 2 zcos 2) H He2yt0

图表 3 平行极化波斜入射

3、正弦平面波对理想导体表面的斜入射 ① 垂直极化波

垂直极化波对理想导体斜入射如图所示，入射波在导体表面发生全反射，我们可以得到在任意媒质中的场强。

jkxcos jkxcos jkzsin

Ey Ei Er Ei0(e e)e jkzsin

j2Ei0sin(kxcos )e

jkxcos jkxcos jkzsin

e]e Hx Hisin Hrsin Hi0sin [e

jkzsin

j2Hsin sin(kxcos )e i0

jkxcos jkxcos jkzsin Hz Hicos Hrcos Hi0cos [e e]e

jkzsin

2Hcos cos(kxcos )ei0

② 平行极化波

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垂直极化波对理想导体斜入射如图所示，入射波在导体表面发生全反射，我们可以得到在任意媒质中的场强。

Ex 2Ei0sin cos(kxcos )e jkzsin

Ez j2Ei0cos sin(kxcos )e jkzsin H 2Hcos(kxcos )e jkzsin

yi0

四、实验程序；

实验程序比较长，可参见此文件夹中的jm.m文件。（附件）

生成的界面：

五、实验总结；

这次实验总体感觉收获比较大。

首先，之前学习的MATLAB都是基于图片之类的编程，没有学习过GUI的使用。通过这次实验，我初步学习了一下GUI，算是现学现卖吧。虽然学的不是很深，但是对于基本的功能的使用应该还是可以的。

再次，对于电磁场地学习都是停留在书面作业上，通过这次实验，加深了我对电磁场传播的理解。

最后，其实如果只有我一个人，应该是很难完成这次实验的，在这期间有同学的帮忙和合作。通过这次实验，感受到合作的力量，不懂要问呐。

程序代码：

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function varargout = jm(varargin) % JM M-file for jm.fig

% JM, by itself, creates a new JM or raises the existing % singleton*. %

% H = JM returns the handle to a new JM or the handle to % the existing singleton*. %

% JM('CALLBACK',hObject,eventData,handles,...) calls the local % function named CALLBACK in JM.M with the given input arguments. %

% JM('Property','Value',...) creates a new JM or raises the % existing singleton*. Starting from the left, property value pairs are

% applied to the GUI before jm_OpeningFcn gets called. An % unrecognized property name or invalid value makes property application

% stop. All inputs are passed to jm_OpeningFcn via varargin. %

% *See GUI Options on GUIDE's Tools menu. Choose "GUI allows only one

% instance to run (singleton)". %

% See also: GUIDE, GUIDATA, GUIHANDLES

% Edit the above text to modify the response to help jm

% Last Modified by GUIDE v2.5 13-May-2011 00:01:24

% Begin initialization code - DO NOT EDIT gui_Singleton = 1;

gui_State = struct('gui_Name', mfilename, ... 'gui_Singleton', gui_Singleton, ... 'gui_OpeningFcn', @jm_OpeningFcn, ... 'gui_OutputFcn', @jm_OutputFcn, ... 'gui_LayoutFcn', [] , ... 'gui_Callback', []); if nargin && …… 此处隐藏：11083字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……