Расчетно-графическая работа № 1. Расчет и графическая зависимость коэффициентов отражения и преломления плоских волн в диапазоне углов падения на границу раздела двух сред

Цель работы – научиться правильно воспользоваться теорией волновых процессов на границе раздела сред и освоить методику расчета коэффициентов отражения и преломления электромагнитных волн

1.1 Задание

По приведенным в таблице 1.1 параметрам первой среды и вида поляризации падающей волны, а также по приведенным в таблице 2.1 параметрам второй среды, рассчитать и построить графики зависимости модуля и фазы коэффициентов отражения и преломления плоской линейно поляризованной электромагнитной волны от угла падения φ (рис.1.1). Среды задаются параметрами: относительная магнитная проницаемость m=1; относительная диэлектрическая проницаемость - e; проводимость - s (См/м) или тангенс угла электрических потерь на частоте f=10ГГц.

Номер варианта определяется двумя индексами L и N. Индекс L принимает значения 0; 25; 50; 75. Индекс N - 0; 1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9. Оба индекса определяются по двум последним цифрам номера студенческого билета. Обозначим это число – Х. Индекс L находится через оператор выделения целой части Е следующим образом:

Затем определяется разница (Х - L) и последняя цифра разности равна индексу N. Если разница (Х - L) однозначное число, то оно и составит индекс N. Например, Х =62, выбирается L =50, разность 62-50=12, отсюда N =2.

Таблица 1.1 Варианты заданий

Индекс варианта L
Тип 1-ой среды и её e1,s1 или tgd1	Воздух	Сухая почва	Морская вода	Сапфир
e1=1	e1=5	e1=65	e1=9,9
s1=0	s1=0,1	s1=15	tgd1=0,0001
Вид поляризации	Параллельная	Перпендику лярная	Параллельная	Перпендикулярная

Таблица 1.2 Варианты заданий

Индекс варианта N
Тип 2-ой среды и её e2,s2 или tgd2	ФАФ-4	Полиэти-лен	Кварц	Лед при t=10^0C	Стекло
e2=2,6	e2=2,4	e2= 3,8	e2=2,5	e2=5
tgd2=0,001	tgd2=5*10^-4	tgd2=1*10^-4	s2=5*10^-4	tgd2=0,01

Индекс варианта N
Тип 2-ой среды и её e2,s2, или tgd2	Влажная почва	Кремний	Фтороп-ласт	Полисти-рол	Флан-10
e2=15	e2=11,7	e2=2	e2=2,6	e2=10
s2=2	tgd2=0,015	tgd2=3*10^-4	tgd2=4*10^4	tgd2=4,5*10^-3

1.2 Методические указания по выполнению

Рассчитать зависимости модулей и фаз комплексных коэффициентов отражения и преломления перпендикулярно поляризованной волны (рис.1.1) в диапазоне углов падения φ от 0⁰ до 90⁰ по формулам (1.1). Интервал изменения угла падения взять 2⁰-3⁰. Построить рассчитанные зависимости в виде графиков.

Рис. 1.1 Отражение и преломление волн перпендикулярной поляризации на границе раздела сред

(1.1)

где Ом - характеристические сопротивления 1-й и 2-й сред;

θ – угол преломления, вычисляемый из второго закона Снеллиуса

;

– волновое число падающей волны в первой среде;

– волновое число преломленной волны во второй среде.

Символ означает, что рассматриваются перпендикулярно (нормально) поляризованные волны.

Рассчитать зависимости модулей и фаз комплексных коэффициентов отражения и преломления параллельно поляризованной волны (рис.1.2) в диапазоне углов падения φ от 0⁰ до 90⁰ по формулам (1.2). Интервал изменения угла падения взять 2⁰-3⁰. Построить рассчитанные зависимости в виде графиков.

Рис. 1.2 Отражение и преломление волн параллельной поляризации на границе раздела сред

(1.2)

Учесть при расчете комплексных коэффициентов отражения и преломления, что в диапазоне углов падения , где наблюдается явление полного отражения и оказывается чисто мнимой величиной, которую следует взять отрицательной.

Рассчитанные модули и фазы коэффициентов отражения и преломления представить в виде графиков.

Расчетно-графическая работа должна содержать текст задания, исходные данные варианта, аналитическую запись требуемых величин, расчет и графики, построенные с использованием компьютера, выводы и список используемых источников.

Дата добавления: 2015-10-13