电磁波传播理解：电动力学第四章重点解析

"这份资料是关于电动力学复习的总结，特别是第四章——电磁波的传播。内容包括填空题和选择题，涵盖了电磁波传播的基础概念和关键知识点，如色散现象、电磁波在不同介质中的传播特性、波导理论、全反射以及光的偏振等。" 在电动力学中，电磁波的传播是一个核心概念。第四章的复习内容涉及到多个关键知识点： 1. 色散现象是指介质的折射率随频率变化的现象，这导致不同频率的光在同一种介质中传播速度不同。 2. 平面电磁波的能流密度S与能量密度w的关系通常由Poynting向量表示，即S = w/c，其中c是光速。 3. 当平面电磁波在导体中传播时，由于能量损失，其振幅会随着距离的增加而指数衰减。 4. 电磁波能够在空间中传播，是因为变化的电场和磁场相互激发，形成波动传播。 5. 在高频下，导体可以被视为良导体，内部体电荷密度近似为0，此时电磁波在导体内的传播主要受表面电流影响。 6. 波导管中，特定尺寸下（例如0.7cm X 0.4cm）的微波可以以特定模式，如TE10波，进行传播。 7. 线性介质中平面电磁波的能量密度可以用E^2/2ε₀μ₀来表示，其对时间的平均值为w = (1/2)ε₀E²，其中E是电场强度，ε₀和μ₀分别是真空介电常数和磁导率。 8. 平面电磁波的磁场与电场振幅之间存在关系E = vB，它们的相位相等，表明电场和磁场以相同的速度v（光速）同步变化。 9. 导体中的电磁波传播考虑复介电常数ε = ε' - iε''，其中ε''反映了传导电流的贡献，电磁波的解析表达式为E(x,t) = E°e^(jwt - kx)，其中j是虚数单位。 10. 矩形波导的截止频率与波导尺寸和模式有关，当电磁波的频率低于截止频率时，无法在波导中传播。若b>a，最低截止频率为(πc/(2a))，对应的传播模式为TE01。 11. 全反射发生时，折射波将平行于界面方向传播，不再进入第二介质。 12. 自然光从一种介质入射到另一种介质，当入射角等于布儒斯特角i°= arctg(n₂/n₁)时，反射波将是完全偏振的。 13. 在迅变电磁场中，导体中的体电荷密度随时间变化遵循波动方程，表现为谐振动。 选择题部分主要测试了电磁波在不同环境中的传播特性，例如在真空、均匀介质和导体中的波动方程适用性，电磁波在金属中的穿透深度与频率的关系，以及理想波导中电磁波传播的特征等。 这些内容对于理解电磁波的性质、传播方式以及在不同材料中的行为至关重要，是电动力学学习的重点。