电磁波传播原理PDF电子书下载

目录 1

前言 1

第一章电磁波传播的理论基础 1

§1.1 麦克斯韦方程与连续性方程 1

1.1.1媒质中的麦克斯韦方程 1

1.1.2连续性方程电荷守恒定律 2

2.1.3均匀各向同性媒质中的非均匀平面波 1 3

1.1.3麦克斯韦方程组中独立方程的个数 3

1.1.4不完备形式和完备形式 4

§1.2结构关系 6

1.2.1 自由空间的结构关系 6

1.2.2各向同性媒质的结构关系 7

1.2.3各向异性媒质 8

1.2.4双各向同性媒质和双各向异性媒质 9

1.2.5媒质的分类 10

§1.3色散 10

1.3.1时间色散和空间色散 10

1.3.2在时间、空间域中的结构关系 11

1.3.3在频率、波矢域中的结构关系 13

1.4.1？（ω）在复ω平面上半平面内的行为 15

§1.4克拉默尔—克朗尼格关系 15

1.4.2各向同性媒质中的克拉默尔—克朗尼格关系 16

1.4.3导体媒质中的克拉默尔—克朗尼格关系 17

1.4.4应用举例 18

§1.5边界条件 21

§1.6电磁场能量的定理 25

§1.7波动方程 34

1.7.1 关于复介电张量的进一步说明 34

1.7.2各向同性媒质中的波动方程 35

1.7.3均匀的电各向异性媒质中的波动方程 37

§1.8势函数方程 38

1.8.1 矢量势和标量势 39

1.8.2赫兹势 42

1.8.3非齐次亥姆霍兹方程的一个特解 43

§1.9标量波动方程的解 46

§6.7多普勒效应 3 47

1.9.1齐次亥姆霍兹方程的通解 47

1.9.2非齐次标量亥姆霍兹方程的特解 52

§1.10平面波的一般特性 59

§1.11相速度群速度 63

1.12.1单色波的偏振 69

§1.12波的偏振 69

1.12.2准单色波的偏振 73

§1.13矢量波动方程 80

1.13.1 电磁场矢量的积分方程 81

1.13.2场的辐射条件 83

1.13.3并矢的应用 86

1.13.4矢量亥姆霍兹方程 90

§1.14 电磁场的积分—微分混合方程 93

第二章电磁波在均匀各向同性媒质中的传播 97

§2.1 均匀各向同性媒质中的平面波 97

2.1.1 平面电磁波在均匀各向同性媒质中的色散方程 97

2.1.2均匀各向同性媒质中的均匀平面波 99

2.2.1平面波角谱 105

§2.2平面波角谱及其应用 105

2.2.2角谱法在波型变换中的应用 107

2.2.3用角谱法处理传播问题 110

2.2.4 抛物方程近似法解传播问题及其与角谱法的比较 115

§2.3 电介质的时间色散特性 116

§2.4脉冲波在时间色散媒质中的传播 123

§2.5用积分方程处理电磁波传播问题 131

2.5.1基本方程 131

2.5.2消光理论和洛仑兹——洛仑茨公式 133

§2.6 电磁波在空间色散媒质中的传播 137

2.5.3媒质外的场 137

第三章 电磁波在均匀各向异性媒质中的传播 149

§3.1 均匀各向异性媒质中的平面电磁波 149

§3.2平面电磁波在晶体媒质中的传播 152

§3.3电磁波在等离子体中的传播 165

3.3.1 等离子体的电磁性质 166

3.3.2色散关系 169

3.3.3纵传播情况 171

3.3.4横传播情况 173

3.3.5高频近似和法拉第旋转 178

3.3.6哨声近似 180

§3.4磁流体波在等离子体中的传播 181

3.4.1出发方程 181

3.4.2冻结磁力线 182

3.4.3磁流体波 185

§3.5电磁波在铁氧体中的传播 191

3.5.1铁氧体的电磁性质 191

3.5.2有损耗铁氧体的电磁特性 196

3.5.3电磁波在无界均匀铁氧体中的传播 198

第四章 电磁波在不均匀各向同性媒质中的传播 203

§4.1 平面波在分界面上的反射和折射 203

4.1.1反射定律和折射定律 204

4.1.2费涅耳公式 205

4.1.3反射率和透射率 207

4.1.4垂直入射于界面的情况 208

4.1.5偏振关系 209

4.1.6全反射 210

4.1.7从导体表面的反射 212

4.1.8列昂托维奇近似边界条件 214

§4.2脉冲波在界面上的反射 217

4.2.1一般关系 217

4.2.2积分脉冲守恒 219

§4.3 用消光理论处理电磁波从半无限媒质分界面上的反射和折射问题 220

4.3.1媒质内的场 220

4.3.2媒质外的场 224

4.3.3用消光理论推导折射定律、反射定律和费涅耳公式 226

§4.4 程函方程 229

4.4.1当地平面波 229

4.4.2程函方程 229

4.4.3当地平面波的能量传输 231

4.4.4当地平面波传播的运动学描述 233

§4.5光线的微分方程 236

4.5.1光线的微分方程 236

4.5.2几何光学近似情况下当地平面波的折射和反射定律 238

§4.6费马原理尤拉方程 239

4.6.1费马原理 239

4.6.2光线的尤拉方程 240

§4.7几何光学近似解 242

4.6.3从尤拉方程推导出光线的微分方程 242

4.7.1标准方程 242

4.7.2矩阵法 245

§4.8斯托克斯现象 249

§5.1 各向异性媒质中的射线方程 259

5.1.1 波矢方向与射线方向间的夹角 259

第五章 电磁波在不均匀各向异性媒质中的传播 259

5.1.2射线速度、射线折射指数 262

5.1.3齐次函数 262

5.1.4射线的微分方程 265

5.1.5各向异性媒质中的变分原理 268

§5.2边界对射线的影响 270

5.3.1波振幅法 275

§5.3 电磁波在平面分层各向异性媒质中的反射和透射 275

5.3.2波阻抗法 277

5.3.3以连分数表示反射系数 280

5.3.4传播矩阵 282

§5.4在各向异性不均匀媒质中的波包传播 286

5.4.1 q因子 286

5.4.2q应满足的方程 287

5.4.3波包轨迹方程 290

5.4.4如何求αq/αs1、αq/qs2 291

5.4.5波的反射 291

5.4.6侧向偏移 292

5.4.7射线轨迹的互易性 292

§5.5耦合波动方程 293

§6.1洛仑兹变换 299

第六章 电磁波在运动媒质中的传播 299

6.1.1线性正交变换 299

6.1.2洛仑兹变换 304

6.1.3一些基本量的洛仑兹变换 308

6.1.4 几个四维矢量 316

§6.2电磁场的洛仑兹变换 320

6.2.1 E和B的变换 320

6.3.1 矢量形式 321

6.2.2D和H的变换 323

§6.3麦克斯韦方程的几种表示形式 324

6.3.2张量形式 324

6.3.3矩阵形式 325

§6.4运动媒质中的电磁场 327

6.4.1P、M的变换 327

6.4.2运动媒质的结构关系 329

6.4.3运动媒质中的波动方程 330

§6.5运动的各向同性媒质中的平面波 333

6.5.1色散关系 333

6.5.2波矢量面 337

6.5.3群速度 342

§6.6 四维波矢量平面波的变换与光行差 344

6.6.1 四维波矢量 344

6.6.2平面波的变换 345

6.6.3光行差 345

6.7.1 源固定在媒质中 347

6.7.2观察者固定在媒质中 348

§6.8运动的均匀媒质的折射指数 349

§6.9 由运动镜反射面的反射 351

6.9.1 运动速度v沿着反射面的切线方向 351

6.9.2运动速度v沿着反射面的法线方向，v=zv时的情况 352

§6.1 0 电磁波在运动的各向同性电介质分界面上的反射和折射 354

§6.11 运动边界（媒质本身不动）对电波的作用 362

6.11.1 反射波频率ω1 362

6.11.2折射波频率ω1 363

第七章 电磁波在非线性媒质中的传播 366

§7.1 非线性媒质中的麦克斯韦方程 366

7.2.1 在非线性媒质分界面上电磁场的边界条件表达式 371

§7.2在非线性媒质分界面上波的反射和折射 371

7.2.2反射波和折射波的方向 372

7.2.3反射波和折射波的振幅 374

§7.3波的相互作用 377

7.3.1慢变振幅法 377

7.3.2二次谐波的产生 379

7.3.3 Ma nley—Rowe关系 387

7.3.4强的低频波 388

7.3.5强的高频波 390

7.3.6不稳定波的破裂 391

§7.4波束和波包的传播 394

7.4.1非线性准光学传播 394

7.4.2非线性几何光学 396

7.4.3非线性媒质中的衍射 401

7.4.4波束的导波传播 404

7.4.5在色散媒质中波束的自相作用 409

第八章 电磁波在随机媒质中的传播 413

§8.1 引言 413

§8.2波在离散随机媒质中的传播 414

8.2.1散射理论 414

8.2.2辐射传输理论 423

§8.3波在连续随机媒质中的传播 426

8.3.1散射截面 426

8.3.2几何光学近似解 429

8.3.3微扰法 432

8.3.4马尔可夫过程近似 434

8.3.5局部微扰法 451

8.3.6费因曼图解法 453

8.3.7路径积分法 460

§8.4粗糙面对波传播的影响 465

8.4.1克希柯夫方法 467

8.4.2赖斯法 472

§8.5波场的分布概率 485

8.5.1玻恩近似，瑞利分布 485

8.5.2雷托夫近似，对数正态分布 488

8.5.3混合模 490

§8.6脉冲和波束的传播 495

8.6.1脉冲波在随机媒质中的传播 495

8.6.2波束在随机媒质中的传播 502

参考文献 508