null第1节 电磁场理论基础第1节 电磁场理论基础Basic Theory of Electromagnetic Field1.1 电磁场基本方程1.1 电磁场基本方程1.1.1 麦克斯韦方程组
1.1.2 电磁场边界条件
1.1.3 波动方程和亥姆霍兹方程
1.1.4 柱形波导中的场方程1.1.1 麦克斯韦方程组
(James Clerk Maxwell 1831～1879) 1.1.1 麦克斯韦方程组
(James Clerk Maxwell 1831～1879) 生平简介：英国物理学家，1831年6月13日生于英国爱丁堡的一个地主家庭，8岁时，母亲去世，在父亲的诱导下学习科学，16岁时进入爱丁堡大学，1850年转入剑桥大学研习数学，1854年以优异成绩毕业于该校三一学院数学系，并留校任职。1856年到阿伯丁的马里沙耳学院任自然哲学教授。1860年到伦敦任皇家学院自然哲学及天文学教授。1865年辞去教职还乡，专心治学和著述。1871年受聘为剑桥大学的实验物理学教授，负责筹建该校的第一所物理学实验室——卡文迪许实验室，1874年建成后担任主任。1879年11月5日在剑桥逝世，终年只有49岁。 科学成就：电磁场理论和光的电磁理论，预言了电磁波的存在 ，1873《电磁学通论》。他建立了实验验证的严格理论，并重复卡文迪许的实验，他还发明了麦克斯韦电桥。运用数学统计的方法导出了分子运动的麦克斯韦速度分布律，创立了定量色度学，负责建立起来的卡文迪许实验室 。麦克斯韦方程组的积分形式麦克斯韦方程组的积分形式麦克斯韦方程组的微分形式麦克斯韦方程组的微分形式电流连续性方程与物质方程电流连续性方程与物质方程非磁性、电各向同性介质非磁性、电各向同性介质场量的时域与频域表达式场量的时域与频域表达式频域中的麦克斯韦方程组频域中的麦克斯韦方程组1.1.2 电磁场的边界条件1.1.2 电磁场的边界条件B法向分量连续、E切向分量连续B法向分量连续、E切向分量连续电磁场的边界条件电磁场的边界条件1.1.3 波动方程和亥姆霍兹方程1.1.3 波动方程和亥姆霍兹方程波动方程波动方程亥姆霍兹方程亥姆霍兹方程非均匀各向同性介质非均匀各向同性介质缓变介质缓变介质1.1.4 柱形波导中的场方程1.1.4 柱形波导中的场方程横向场量与纵向场量的关系横向场量与纵向场量的关系1.2 各向同性介质中的平面电磁波1.2 各向同性介质中的平面电磁波1.2.1 无界均匀介质中的均匀平面电磁波
1.2.2 平面电磁波的偏振状态
1.2.3 平面波的反射和折射
1.2.4 非理想介质中的平面电磁波
1.2.5* 非均匀平面电磁波1.2.1 无界均匀介质中的均匀平面电磁波1.2.1 无界均匀介质中的均匀平面电磁波均匀无界介质中的均匀平面电磁波是TEM波均匀无界介质中的均匀平面电磁波是TEM波平面电磁波的相速与群速平面电磁波的相速与群速1.2.2 平面电磁波的偏振状态1.2.2 平面电磁波的偏振状态斯托克斯参数和邦加球斯托克斯参数和邦加球立体图解投影法立体图解投影法1.2.3 平面波的反射和折射1.2.3 平面波的反射和折射菲涅尔公式菲涅尔公式由斯涅尔定律及电磁场的边界条件得全反射角和布儒斯特角全反射角和布儒斯特角1.2.4 非理想介质中的平面电磁波1.2.4 非理想介质中的平面电磁波相速与群速相速与群速1.2.5* 非均匀平面电磁波1.2.5* 非均匀平面电磁波1.3 各向异性介质中的平面电磁波1.3 各向异性介质中的平面电磁波1.3.1 电各向异性介质
1.3.2 电各向异性介质中的平面波
电各向异性介质中的Maxwell方程组
单轴介质中平面波传播的特征方程
寻常波（o波）和非寻常波（e波）的相速
各向异性介质中的双折射现象（Birefracting）1.3.1 电各向异性介质1.3.1 电各向异性介质主轴坐标系中D与E的关系主轴坐标系中D与E的关系1.3.2 电各向异性介质中的平面波1.3.2 电各向异性介质中的平面波电各向异性介质中的Maxwell方程组电各向异性介质中的场方程电各向异性介质中的场方程单轴介质（主轴坐标系下）单轴介质（主轴坐标系下）单轴介质中平面波传播的特征方程单轴介质中平面波传播的特征方程寻常波（o波）和非寻常波（e波）的相速寻常波（o波）和非寻常波（e波）的相速各向异性介质中的双折射现象（Birefracting）各向异性介质中的双折射现象（Birefracting）1.4 电磁波理论的短波长极限
——几何光学理论1.4 电磁波理论的短波长极限
——几何光学理论1.4.1几何光学的基本方程
——程函方程（eikonal equation）
1.4.2 光线传播的路径方程
1.4.3 路径方程解的两个特例
1.4.4 反射定律与折射定律1.4.1几何光学的基本方程
——程函方程（eikonal equation）1.4.1几何光学的基本方程
——程函方程（eikonal equation）短波长近似短波长近似程函方程（eikonal equation）程函方程（eikonal equation）1.4.2 光线传播的路径方程
（光线方程、射线方程、射流方程）1.4.2 光线传播的路径方程
（光线方程、射线方程、射流方程）光线总是向折射率大的方向偏折光线总是向折射率大的方向偏折1.4.3 路径方程解的两个特例
例1 光线在均匀介质中传播1.4.3 路径方程解的两个特例
例1 光线在均匀介质中传播例2 光线在折射率具有球对称分布的介质 中传播例2 光线在折射率具有球对称分布的介质 中传播球对称介质中光线的路径为平面曲线球对称介质中光线的路径为平面曲线1.4.4 反射定律与折射定律1.4.4 反射定律与折射定律折射定律的证明
（含三线共面）折射定律的证明
（含三线共面）反射定律的证明反射定律的证明
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