使用matlab进行三维空间中线极化均匀平面波仿真的代码,要求包含电场分量,合成电场,磁场和电磁波传播方向
时间: 2024-03-11 19:46:28 浏览: 190
基于Matlab的均匀平面电磁波的仿真
以下是一个使用Matlab进行三维空间中线极化均匀平面波仿真的示例代码,包含电场分量,合成电场,磁场和电磁波传播方向:
```matlab
% 定义仿真空间
[x,y,z] = meshgrid(-1:0.1:1,-1:0.1:1,-1:0.1:1);
% 定义波源参数
wavelength = 0.1; % 波长
k = 2*pi/wavelength; % 波数
E0 = [1,0,0]; % 电场幅值
theta = pi/4; % 极化角度
phi = pi/4; % 入射角度
kx = k*sin(phi)*cos(theta); % 波矢x分量
ky = k*sin(phi)*sin(theta); % 波矢y分量
kz = k*cos(phi); % 波矢z分量
% 计算电场分量
Ex = E0(1)*cos(kx*x).*cos(ky*y).*cos(kz*z);
Ey = E0(2)*sin(kx*x).*sin(ky*y).*cos(kz*z);
Ez = E0(3)*cos(kx*x).*sin(ky*y).*sin(kz*z);
% 计算合成电场
E = sqrt(Ex.^2 + Ey.^2 + Ez.^2);
% 计算磁场
mu0 = 4*pi*1e-7; % 真空磁导率
Bx = ky*Ez/mu0/k;
By = -kx*Ez/mu0/k;
Bz = (kx*Ey - ky*Ex)/mu0/k;
% 计算电磁波传播方向
Ex_fft = fftn(Ex);
Ey_fft = fftn(Ey);
Ez_fft = fftn(Ez);
kx_fft = ifftshift(-1/2:1/2/size(x,1):1/2-1/2/size(x,1));
ky_fft = ifftshift(-1/2:1/2/size(x,2):1/2-1/2/size(x,2));
kz_fft = ifftshift(-1/2:1/2/size(x,3):1/2-1/2/size(x,3));
[KX,KY,KZ] = ndgrid(kx_fft,ky_fft,kz_fft);
K = sqrt(KX.^2 + KY.^2 + KZ.^2);
Kx = KX./K;
Ky = KY./K;
Kz = KZ./K;
Ex_fft = Ex_fft.*Kx;
Ey_fft = Ey_fft.*Ky;
Ez_fft = Ez_fft.*Kz;
Ex_fft = ifftn(Ex_fft);
Ey_fft = ifftn(Ey_fft);
Ez_fft = ifftn(Ez_fft);
Ex_fft = Ex_fft/max(abs(Ex_fft(:)));
Ey_fft = Ey_fft/max(abs(Ey_fft(:)));
Ez_fft = Ez_fft/max(abs(Ez_fft(:)));
E_fft = sqrt(Ex_fft.^2 + Ey_fft.^2 + Ez_fft.^2);
theta_fft = acos(Kz);
phi_fft = atan2(Ky,Kx);
% 绘制电磁场和电磁波传播方向
figure;
subplot(2,2,1);
quiver3(x,y,z,Ex,Ey,Ez);
title('Electric field');
xlabel('x');
ylabel('y');
zlabel('z');
axis equal;
subplot(2,2,2);
quiver3(x,y,z,Bx,By,Bz);
title('Magnetic field');
xlabel('x');
ylabel('y');
zlabel('z');
axis equal;
subplot(2,2,3);
isosurface(x,y,z,E,0.5);
title('Electric field magnitude');
xlabel('x');
ylabel('y');
zlabel('z');
axis equal;
subplot(2,2,4);
quiver3(KX,KY,KZ,Ex_fft,Ey_fft,Ez_fft);
title('Electromagnetic wave propagation direction');
xlabel('k_x');
ylabel('k_y');
zlabel('k_z');
axis equal;
```
在上述代码中,首先利用meshgrid函数定义了一个三维空间的网格点,然后根据波源参数计算了电场分量、合成电场和磁场。最后,利用fftn函数计算了电磁波在频域中的传播方向,并利用quiver3函数和isosurface函数绘制了电磁场和电磁波传播方向的图像。
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