第六讲工程介质中电磁波的传播理论
电磁波是交变电场与磁场相互激发在空间传播的波动。工程介质中电磁波的传播依然满足麦克斯韦方程。为清除地理解雷达检测理论基础，需要对介质中的电磁场、电磁波的传播、波速、衰减、反射与折射的理论有一个基本的了解。
6.1电磁场与电磁波传播方程
岩土、混凝土、钢筋、铁板等为常见的工程介质，前两者电导较小，后两者为良导体。在这些介质中电磁波传播的麦克斯韦方程为：
▽×E=-μH t’
▽×H=εE t’+ζE
▽·E=0
▽·H=0
通常介质的介电常数ε、磁导率μ都是电磁波频率的函数。式中E为电场强度矢量，H为磁场强度矢量，ζ为介质的电导率。不失一般性，满足上述麦克斯韦方程的、沿X方向传播的频率为ω的平面电磁波，其电场强度与磁场强度的表达式为：
E(x,t)=E o e-αx+i(βx-ωt)
H(x,t)=H o e-αx+i(βx-ωt)
6.2电场、磁场与波矢量关系
电磁波是横波，电场强度E、磁场强度H和波矢量K三者互相垂直，组成右手螺旋关系。右手螺旋关系含义如下，四个手指并拢伸直指向电场方向，然后四指回握90°
指向磁场方向，大拇平伸则指向波的传播方向K。电磁波的电厂、磁场、与波矢量的关系如下土所示。在波的传播过程中其空间方向是固定不变的，即使是发生了反射与折射，也只是传播方向K发生变化，电场与磁场的方向依然不变。在空气中电场与磁场是同向位的，两者同时达到极大和极小值，电场强度与磁场强度的比值刚好等于电
磁波速。在工程介质中因为有传导电流能量损失，电场与磁场的相位再不同步，磁场落后与电场一个相位，电导率越高，落后的相位越大。
6.3 介质中的电磁波速与能量衰减特性
描述电磁波传播特性的波矢量k为复数：k=β+iα,β描述波传播的相位，称为相位常数；α描述波幅的衰减，称为衰减常数，它们是介质的性质。相位常数与衰减常数与介质电磁参数及频率的关系如下：
β=ω（με）1/2[（（1+ζ2/ω2ε2）1/2+1）/2]1/2
α=ω（με）1/2[（（1+ζ2/ω2ε2）1/2-1）/2]1/2
根据介质的电磁性质，分三种情况对上式进行讨论。
对于低电导介质，满足ζ<10-7S/m，ζ/εω《1，此时相位常数、衰减常数和电磁波速V为：β=ω（με）1/2
α=ζ（μ/ε）1/2
V=ω/β=（1/με）1/2
上式说明对于低电导介质，电磁波速与介电常数和磁导率的平方根成反比。对于非铁磁性物质，导磁率为1。衰减常数与电导率成正比，与介电常数的平方根成反比。说明电磁波能量的衰减主要是由于感生涡流损失引起的。
对于高电导介质，满足ζ>10-2S/m，ζ/εω?1，此时相位常数、衰减常数和电磁波速V 为：
β=α=（ζμω）1/2
V=ω/β=（ω/ζμ）1/2
上式说明在高导介质中，波速与频率的平方根成正比，与电导率的平方根成反比，波速是频率和电导率的函数，波速很低。如对于铜，电导率为5*107，在100MHZ时波速为3.5m/s；对于1GHZ的频率，电磁波速为11m/s。这一速度与空气及岩土介质中的电磁波速相比，可以认为导体中的电磁波速为0。也就是说，在导体中电磁波很难传播。通常用波幅降至原值的1/e的传播距离称为穿透深度δ：
δ=1/α
=（2/ζμω）1/2
该式说明穿透深度与电导率和频率的平方根成反比。在100MHZ频率下，对于铜的穿透深度仅为0.7*10-3cm，局限于表面。在空气中电场与磁场的幅值是相等的，且两者相位相同。而在导体中磁场强度比电场大，相位滞要后电场45°，这些都与感生电流有关。
（μ/ε）1/2|H/E|=（ζ/ωε）1/2》1
对于中等电导的介质，满足10-7S/m<ζ<10-2S/m，对于100MHZ-1.0GMHZ频段，
10-16<ζ/ωε<10-11〈〈1
电磁波的传播条件依然很好，与低电导介质基本相同。
6.4 结构介质中电磁波的反射与折射
地质雷达探测主要是通过记录反射波来研究地下介质结构，因此深入研究电磁波
在介质界面的反射与折射规律是十分重要的。电磁波在界面上的反射与折射满足如下边界条件：
a. 界面两侧电场的切向分量连续：n×(E1-E2)=0
b.界面两侧磁场的切向分量连续：n×(H1-H2)=0
入射波矢量与界面法线构成了入射平面，可以证明，反射波矢量与折射波矢量在同一平面内。根据Snell定律有，入射角等于反射角，折射角满足正玄定理：
SinΘi/SinΘ2=V1/V2=(ε2/ε1)1/2（μ=1）
由于电磁波是横波，电场强度可以垂直入射平面，磁场平行入射平面，称为TE 极化的反射和折射；相反，磁场垂直入射平面，电场平行入射平面，称为TM极化的反射和折射。描述反射与折射的振幅关系的规律，称为菲涅耳（Fresnel）公式，他是边界条件与Snell定律相结合的结果。具体内容如下。
★TE极化的反射和折射：
TE极化是雷达探测中通常采用的工作方式。电场平行与偶极子发射天线的方向，即天线的长轴方向，磁场垂直与天线的长轴。测线也垂直天线的长轴，平行与磁场方向。
当电磁波以角Θi从介质1入射到介质1、2的分界面时，会发生反射与折射。此时，入射波、反射波、折射波中的电场矢量在垂直于入射平面的方向上偏振，而磁场矢量在入
TE极化的反射和折射示意
射平面内偏振。磁场与法向的夹角随入射角的增大而减小，当垂直入射时，入射角为
零，此时磁场平行入射界面内。设入射波的电场强度的幅值E O，反射波和折射波的
幅值分别为E1
、E2，则反射与折射系数分别为：
电场的反射系数E1/E O：
E1/E O=(ε11/2CosΘi-ε21/2CosΘ2)/(ε11/2CosΘi+ε21/2CosΘ2)
当电磁波垂直入射时，Θi=Θ2=0，电场的反射系数为：
E1/E O=(ε11/2-ε21/2)/(ε11/2+ε21/2) （μ=1）
电场的折射系数E2/E O：
E2/E O=2ε11/2CosΘi/(ε11/2CosΘi+ε21/2CosΘ2)
当电磁波垂直入射时，Θi=Θ2=0，电场的折射系数为：
E2/E O=2ε11/2/(ε11/2+ε21/2)
★TM极化的反射与折射
T M极化在阵列天线雷达探测中通常遇到。磁场平行与偶极子发射天线的方向，即天线的长轴方向，电场垂直与天线的长轴。测线也垂直天线的长轴，平行与电场方向。
当电磁波以角Θi从介质1入射到介质1、2的分界面时，会发生反射与折射。此时，入射波、反射波、折射波中的磁场矢量在垂直于入射平面的方向上偏振，而电场矢量在入
TM极化的反射与折射示意
TM极化与测线
射平面内偏振。电场与法向的夹角随入射角的增大而减小，当垂直入射时，入射角为零，此时电场平行入射界面内。设入射波的电场强度的幅值E O，反射波和折射波的幅值分别为E1
、E2，则反射与折射系数分别为：
电场的反射系数E1/E O：
E1/E O=()/(ε21/2CosΘi+ε11/2CosΘ2)
当ε
21/2CosΘi-ε
1
1/2CosΘ2=0时有Θi+Θ2=90°，反射系数为零，没有反射；
当电磁波垂直入射时，Θi=Θ2=0，电场的反射系数为；
E1/E O=(ε21/2-ε11/2)/(ε11/2+ε21/2)
电场的折射系数E2/E O：
E2/E O=2ε11/2CosΘi/(ε21/2CosΘi+ε11/2CosΘ2)
当电磁波垂直入射时，Θi=Θ2=0，电场的折射系数为：
E2/E O=2ε11/2/(ε11/2+ε21/2)
由上述两个极化条件的反射和折射关系可以看出，反射系数和折射系数都是不同的。当垂直入射时，两者反射系数数值相等，但差一个负号；两者的折射系数相同。在雷达检测中，TE和TM极化是同时存在的，他们反映天线不同方位的反射与折射振幅的大小。
6.5 全反射及其条件
若ε1>ε2，电磁波从光密（低速）介质进入光疏（高速）介质，例如从水中进入岩石中。当入射角Θ满足如下关系时，会发生全反射，此角为临界角：
SinΘ=(ε
2/ε
1
)1/2
当入射角大于临界角时，会发生全反射，此时没有波动能量进入第2层，能量集中在界面附近，并反射回第1层介质。如要用雷达了解深层结构，必须使入射角小于临界角。
6.6 薄层反射特性
当某层介质的厚度小于半波长时，即△h≦λ/2时，波在该层内的双程走时小于波的周期:
2△h/v≦T
上层进入薄层的折射波与薄层下界面的反射波、多次反射波相干涉，使得从薄层上界面的回来的反射波与薄层反回的到上层的折射波相互叠加，使得上界面反射能量加强，视反射系数加大。当薄层内双程走时恰好等于波的周期时，层内相长干涉，能量
最强，进入上层的能量大。当薄层内双程走时于波的半周期时，层内相消干涉，能量最小，进入上层的能量也少。因而反射的能量的大小与薄层厚度及频率有关，在某些频率带宽内反射信号增强，某些频段内反射很弱，厚度为△h的薄层表现出滤波器的作用。增强频率与消减频率于波层厚度的关系如下：
薄层反射增强频率：F=V/2△h
薄层反射消减频率： F=V/△h
增强频率低，消减频率高，消减频率是增强频率的2倍。利用薄层反射频率特性与厚度的关系，可以测定薄层的厚度。
薄层效应在实际探测中是经常遇到的。例如，当时用500MHz频率的天线探测时，岩土或混凝土介质的电磁波速近似为0.1m/ns，此时0.1m厚的软弱层、或0.3m厚的脱空区就是典型的薄层，可表现出明显的薄层效应。
6.7导体中的电磁波及表面的反射
任意角度入射条件下导体表面的反射比较复杂，这里仅讨论垂直入射的情况。此时电场与磁场在界面上的连续条件依然成立。因为导体表面有感生电流，反射系数为复数，有：
E’/E=(1+i-(2εω/ζ)1/2)/(1+i+(2εω/ζ)1/2)
用反射的能流密度与入射的能流密度之比表示反射系数R:
R=∣E’/E∣2=1-2(2εω/ζ)1/2
因εω/ζ<<1，所以R≈1，能量几乎全部被反射，进入导体内的能量极少。电导越高、频率越高反射系数越接近1。
埋藏在混凝土中的钢筋之所以有很强的反射就是因为高导性质所至。
6.8 不同电磁阻抗差异界面的反射强度
电磁波在界面的反射与界面两侧的波阻抗差及入射角有关。对于不同的介电常数组合界面的反射强度已有系统的研究。下列2幅图形就是其中的代表，借此可以查处不同介质组合情况下的反射系数。
例如，从空气中进入土层，介电常数比1：10，有土中读得反射系数为0.5-0.6；从空气中进入混凝土中，介电常数比1：6，反射系数为0.4；从空气中进入水中，介电常数比1：81，反射系数0.8。从空气中进入金属中，介电常数比1：6，但此时图
形不适用了，应按导体表面反射规律计算，反射系数为0.99。
这是差异比较大的，对于岩土、混凝土等不同介质组合，只要能可靠的估计出其介电常数比，就可以估算处反射强度。
两种极化情况下的反射与折射强度不同介质组合的反射强度
第二节电磁波及其传播 [设计意图] 本节由“波的基本特征”“了解电磁波”和“电磁波谱”三部份组成，内容抽象性较强，学生在这方面的知识相对欠缺。不易理解。故开始用一些有形的“机械波”引导学生认识波的基本特征，在此基础上，归纳出波的特征物理量。建立频率与周期的关系，得出波长、频率与波速的关系式。 “了解电磁波”分二个部分：验证电磁波的存在和探究电磁波的特性。以开展学生活动为主。让学生在实验中获取知识。 “电磁波谱”的教学从阅读图表入手，重点了解各波段电磁波的应用，使学生体会科学为人类生活服务。 [教学目标] 1.知识与技能： ⑴认识波的基本特征，知道波能够传播周期性变化的运动形态、能量、以及信息。 ⑵了解振动的振幅、周期与频率，波长与波速的物理意义，知道它们是描述波的性质的物理量，知道波长，频率与波速的关系。 ⑶了解电磁波的意义，体验电磁波的存在。了解电磁波可以在真空中传播的特性，知道电磁波在真空中传播的速度。了解电磁屏蔽。 ⑷知道电磁波谱，了解电磁波的应用及其对人类生活和社会生活发展的影响。 2.过程与方法： ⑴实验观察。在观察演示实验的现象的基础上，归纳出波的基本特征；了解电磁波的存在；电磁屏蔽等现象。 ⑵阅读（或陈述）了解。对波的周期、频率，电磁波的意义及电磁波谱等物理知识采用阅读的方法获取。 ⑶图像意义分析。在学习波的特征的知识时，从对波形图的分析上入手，建立起振幅、波长等概念。 3.情感、态度、价值观： 引发学生对波动现象的好奇心。引导和培养学生仔细观察实验现象并尝试归纳现象的学习习惯，激发学生勇于探索的积极性。 在学习麦克斯韦、赫兹对电磁波研究的贡献中，体会理论研究和实验探索对物理学发展的重要性。 对“科学技术是一把双刃剑”，电磁波在被广泛应用，对人类作出巨大贡献的同时也存在着副作用——会产生电磁污染的现象引起关注。同时也是进行辩证法教育，让学生学会全面观察和看待问题。 [教学重、难点] “了解电磁波”并知道电磁波的存在及其特性是本节的重点。 波的基本形态和特征的教学是本节的难点。 [教具和学具] 1.电动小汽车，线控电动小汽车，遥控电动小汽车各一辆。 2. 细麻绳一根，纵波演示仪一架。长橡筋绳（或用松紧带代替）若干根。 3. 大玻璃水槽一只，细竹竿一根。 4. 收音机一架，电池一节，电线一小段。 5. 电吹风一只，电视机一台。
第四章 电磁波的传播 §4.1 平面电磁波 1、电磁场的波动方程 （1）真空中 在0=ρ，0=J 的自由空间中，电磁强度E 和磁场强度H 满足波动方程 012222=??-?t E c E （4.1.1） 012 222=??-?t H c H （4.1.2） 式中 80 010997925.21 ?== μεc 米/秒 （4.1.3） 是光在真空中的速度。 （2）介质中 当电磁波在介质内传播时，介质的介电常数ε和磁导率μ一般地都随电磁波 的频率变化，这种现象叫色散。这时没有E 和H 的一般波动方程，仅在单色波 （频率为ω）的情况下才有 012222=??-?t E v E （4.1.4） 012 222=??-?t H v H （4.1.5） 式中
()()() ωμωεω1 = v （4.1.6） 是频率ω的函数。 2、亥姆霍兹方程 在各向同性的均匀介质内，假设0=ρ，0=J ，则对于单色波有 ()()t i e r E t r E ω-= , （4.1.7） ()()t i e r H t r H ω-= , （4.1.8） 这时麦克斯韦方程组可化为 () εμω ==+?k E k E , 02 2 （4.1.9） 0=??E （4.1.10） E i H ??-=μω （4.1.11） （4.1.9）式称为亥姆霍兹方程。由于导出该方程时用到了0=??E 的条件，因此，亥姆霍兹方程的解只有满足0=??E 时，才是麦克斯韦方程的解。 3、单色平面波 亥姆霍兹方程的最简单解是单色平面波 ()()t r k i e E t r E ω-?= 0, （4.1.12） ()()t r k i e H t r H ω-?= 0, （4.1.13） 式中k 为波矢量，其值为 λ π εμω2= =k （4.1.14） 平面波在介质中的相速度为 εμ ω 1 = = k v P （4.1.15） 式中ε和μ一般是频率ω的函数。
论电磁波的产生及传播 广东省博罗高级中学（516100） 林海兵 摘要：电磁波是一种特殊的机械波，它的传播媒质是电性子。它是由电子运动激发电性子而形成。 关键词：电磁波，机械波，电性子，感应电场，速度矢量，磁场，剪应变矢量 1 经典电磁波理论 自从十八世纪末人们发现电荷开始，人们对电的一步步深入地研究使人类社会进入了一个崭新的纪元，从磨擦起电到电流的产生，到电流的热效应，到电流的磁效应，到电流在磁场的安培力，一直到电磁效应，电自始至终都与磁有着密不可分的关系，这种超乎寻常关系引起了麦克斯韦的极大的关注，并对其进行了前所未有的探索，最终麦克斯韦建立了感应电场与磁场之间关系的方程组。 1.1 麦克斯韦电磁方程组 麦克斯韦电磁方程组所描述的是均匀的自由空间的感应电场与磁场之间的关系： 0=??E 1.1 t B E ??-=?? 1.2 0=??B 1.3 t E B ??=?? εμ 1.4 对于以上的四式中的1.1与1.3两式，人们一直以为，这是描述自由空间的感应电场与磁场均为涡旋场，所谓涡旋场，是指描述场的电场线或磁场线均是一系列的闭合曲线，电场线或磁场线没有起点也没有终点。对于1.2与1.4两式，人们又一直认为，这是描述感应电场与磁场之间的相互激发的关系：变化的磁场将产生变化的感应电场，变化的感应电场也将产生磁场。人们对以上四式进行求解而得到的平面波方程发现，这两个相互激发的感应电场与磁场在任何时刻始终保持同相。 1.2 对电磁波的产生与传播的描述
最终人们建立了以麦克斯韦电磁方程组为基础的一个十分完美的电磁理论，并预言了电磁波的存在，指出电磁波的传播速度等于光速，麦克斯韦甚至认为，光波的本质就是一种电磁波。 关于电磁波的产生与传播，人们开始认为这是它以“以太”为传播媒质的，但是经历了一系列的观察测量实验之后，人们始终没有能够观察到“以太”的存在，于是，人们最终否定了“以太”的存在。于是，关于电磁波的传播，人们以为它是依靠“电磁场”这种物质传播，但是“电磁场”又是怎样的一种物质，人们又说不清楚，只能说它不是由物质粒子构成了，虽然人们看不见它，但可以通常实验来观察它，它对放入其中的带电粒子等有力的作用。在电磁波的传播过程中，人们一直以为，由变化的电场产生变化的感应磁场，变化的感应磁场再产生了变化的感应电场，变化的感应电场又产生了变化的感应磁场，变化的感应磁场再产生了变化的感应电场……由于变化的电场与变化的磁场之间不断地交替产生，就形成了电磁波在空间的传播。 对于电磁波的空间传播图像，人们始终没有能够找到一个很好地描述其传播的图像，于是人们根据以上的电磁场的相互激发产生的机理，人们得了如图1所示的电磁波的传播图 像。但是，由于根据麦克斯韦电磁方程组的平面波的解可知，这相互激发的电场与磁场是相位相同的场。很明显，图1所示的电磁波的电场与磁场是具有不同相位的，电场产生的磁场的相位一定落后于电场，由磁场产生的感应电场的相位也一定落后于磁场。所以，图1的描述很明显是错误的。于是又出现了如图2所示的图像。确实，图2能够很好地反映了感应电场与感应磁场的相位关系，也能够很好地反映出玻印亭矢量与电场和磁场的关系。但是它同样地存在一个不可克服的缺点：空间的电场与磁场不是涡旋场吗？图2如何把这涡旋场表示出来，再者，人们总是说电场与磁场是相互激发产生的，图2又如何表示其相互激发的关系？ 1.3 对“场”的认识
电磁场与微波技术实验报告 课程实验：电磁波在介质中传播规律 班级__________________ 姓名____________________ 指导老师: _____________________ 实验日期: __________________
(4) 电磁波在介质中的传播规律 一、实验目的： 1、 用MATLAB?序演示了电磁波在无损耗、较小损耗和较大损耗情况下的传播博规律； 2、 结合图像探讨了电磁波在有耗介质中电场强度和磁场强度的能量变化情况； 3、 学会使用Matlab 进行数值计算，并绘出相应的图形，运用 MATLAB 寸其进行可视化 处理。 二、实验原理 1、电磁场的波动方程 一般情况下，电磁场的基本方程是麦克斯韦方程，而我们讨论的介质是各向同 性均匀线性的，即（ 0, j 0）的情形。麦克斯韦方程组的解既是空间的函数又 是时间的函数，而我们只考虑随时间按正弦函数变化的解的形式。寸于这种解，其 形式可表示成一个与时间无关的复矢量和一个约定时因子 exp j t 相乘，这里 是 角频率。在这种约定下，麦克斯韦方程组便可表示成 j H (2) (3) 寸方程（ 1 ）两边同取旋度，并将式 （2） 代入便得 5） 利用如下矢量拉普拉斯算子定义以及方程（ 3） (1)
类似地，可得B 所满足的方程为 k 2 B 方程（7）和（9）式称为亥姆霍兹（Helmholtz ）方程，是电磁场的波动方程。 2、平面波解 一般的电磁波总可用傅里叶分析方法展开成一系列。单色平面波的叠加。所以，对 单色平面波的研究具有重要的理论和实际意义。假定波动方程（ 7）和（8）式的单色平 面波的复式量解为3 E E 0 exp j t k r (10) B B °exo j t k r (11) 式中E 。，B 0分别为E , B 振幅， 为圆频率， k 为波矢量（即电磁波的传播方向）。 exp j kx t 代表波动的相位因子。 为了描述均匀平面波的相位在空间的变化快慢，在此引入相速的概念，即平面波等 相位的传播速度。很显然等相位面由下面方程决定 1 t kr const （ 12） 方程（12）两边对时间t 求导可得 (6) 方程（5）式变为 2 E k 2 E 0 (7) (8) (9)
电磁波传播介质存在吗？ Benjamin Peng 20200128 狭义相对论抛弃了电磁波的传播介质——以太。本文在解决狭义相对论自洽性问题时得出了相反的结论：电磁波的传播是需要介质的，这种介质就是以太。如果以太存在，物理世界会怎样？ 一．以太存在 以太存在吗？如何解决以太存在的困难？ 1.以太的历史背景 十七世纪，法国科学家笛卡儿认为物体之间的作用力都是通过客观存在的介质来传递的，不存在超距作用、瞬时作用，这种介质就是以太，并率先把亚里士多德提出的名词“以太”引入物理学。胡克、惠更斯认为光也类似声波依赖于自身的传播介质，光的传播介质就是以太。根据光、电磁波的传播现象与性质，科学家们也赋予了以太一些物理性质：（1）以太充满整个宇宙，也充满在任何物体之中。 （2）以太没有惯性质量，且“绝对静止”。 （3）以太对任何宏观物体的运动都没有阻碍作用。 （4）由于光具有横波的特征，以太应该是弹性较高的物质，以至于应类似固态形式。 （5）当一个物体相对以太参照系运动时，其内部的以太只是超过真空的那一部分被物体带动，即以太部分拽引假说。 以太从来没有显现它的踪影，人们从未感知到以太的存在，也从未通过实验证明以太的存在。以太存在的最大困难在于以太的性质：以太如何穿过物体而不影响物体的运动。随着迈克尔逊-莫雷实验、以及电磁理论的普及，人们抛弃了以太观念，认为电磁波就是一种客观存在，它不需要传播介质而存在。 物理学中，关于以太是否存在的争论却并没有停止。 2.孤立波与孤立子 十九世纪三十年代，苏格兰科学家J.S.罗素（J. Scott Russell，或译为拉塞尔）发现了一种奇特的波，并首次对它进行了研究。这种波只有一个波峰，没有波谷，传播运动过程中，速度、能量几乎不衰减，传播距离非常远。半个世纪后，通过数学研究，才弄清楚了它的性质。这种波属于孤立波的一种，是在传播过程中不发生色散的非线性波。 （1）某些孤立波具有能量、动量、质量、电性。所以人们把这种具有粒子性质的孤
无线电波传播模型 与 覆盖预测 河北全通通信有限责任公司 工程部网络服务组 二0 0二年四月二十日
第一节无线传播理论 1.1 无线传播基本原理 在规划和建设一个移动通信网时，从频段的确定、频率分配、无线电波的覆盖范围、计算通信概率及系统间的电磁干扰，直到最终确定无线设备的参数，都必须依靠对电波传播特性的研究、了解和据此进行的场强预测。它是进行系统工程设计与研究频谱有效利用、电磁兼容性等课题所必须了解和掌握的基本理论。 众所周知，无线电波可通过多种方式从发射天线传播到接收天线：直达波或自由空间波、地波或表面波、对流层反射波、电离层波。如图1-1所示。就电波传播而言，发射机同接收机间最简单的方式是自由空间传播。自由空间指该区域是各向同性（沿各个轴特性一样）且同类（均匀结构）。自由空间波的其他名字有直达波或视距波。如图1-1（a），直达波沿直线传播，所以可用于卫星和外部空间通信。另外，这个定义也可用于陆上视距传播（两个微波塔之间），见图1-1（b）。 第二种方式是地波或表面波。地波传播可看作是三种情况的综合，即直达波、反射波和表面波。表面波沿地球表面传播。从发射天线发出的一些能量直接到达接收机；有些能量经从地球表面反射后到达接收机；有些通过表面波到达接收机。表面波在地表面上传播，由于地面不是理想的，有些能量被地面吸收。当能量进入地面，它建立地面电流。这三种的表面波见图1-1（c）。第三种方式即对流层反射波产生于对流层，对流层是异类介质，由于天气情况而随时间变化。它的反射系数随高度增加而减少。这种缓慢变化的反射系数使电波弯曲。如图1-1（d）所示。对流层方式应用于波长小于10米（即频率大于30MHz）的无线通信中。第四种方式是经电离层反射传播。当电波波长小于1米（频率大于300MHz）时，电离层是反射体。从电离层反射的电波可能有一个或多个跳跃，见图1-1（e）。这种传播用于长距离通信。除了反射，由于折射率的不均匀，电离层可产生电波散射。另外，电离层中的流星也能散射电波。同对流层一样，电离层也具有连续波动的特性，在这种波动上是随机的快速波动。蜂窝系统的无线传播利用了第二种电波传播方式。这一点将在后文中论述。 在设计蜂窝系统时研究传播有两个原因。第一，它对于计算覆盖不同小区的场强提供必要的工具。因为在大多数情况下覆盖区域从几百米到几十公里，地波传播可以在这种情况下应用。第二，它可计算邻信道和同信道干扰。 预测场强有两种方法。第一种纯理论方法，适用于分离的物体，如山和其他固体物体。但这种预测忽略了地球的不规则性。第二种基于在各种环境的测量，包括不规则地形及人为障碍，尤其是在移动通信中普遍存在的较高的频率和较低的移动天线。第三种方法是结合上述两种方法的改进模型，基于测量和使用折射定律考虑山和其他障碍物的影响。在蜂窝系统中，至少有两种传播模型，第一种是FCC建议的模型。第二种设计模型由Okumura提供，覆盖边
电磁波传播特性实验报告 Part1 电磁波参量的测量 一、实验目的 1、了解电磁波综合测试仪的结构，掌握其工作原理 2、利用相干波原理，测定自由空间内电磁波波长λ，确定电磁波的相位常数K 和波速v。 二、实验原理 1、自由空间电磁波参量的测量 当两束等幅，同频率的均匀平面电磁波，在自由空间内沿相同或相反方向传播时，由于相位不同发生干涉现象，在传播路径上可形成驻波场分布。本实验正是利用相干波原理，通过测定驻波场节点的分布，求得自由空间中电磁波波长λ值，再由 得到电磁波的主要参数K和v等。 电磁波参量测试原理如图1-1所示，和分别表示发射和接收喇叭天线，A和B分别表示固定和可移动的金属反射板，C表示半透射板（有机玻璃板）。由TP发射平面电磁波，在平面波前进的方向上放置成°角的半透射板，由于该板的作用，将入射波分成两束波，一束向A板方向传播，另一束向B板方向传播。由于A和B为金属全反射板，两列波就再次返回到半透射板并达到接收喇叭天线处。于是收到两束同频率，振动方向一致的两个波。如果这两个波的相位差为π的偶数倍，则干涉加强；如果相位差为π的奇数倍，则干涉减弱。 移动反射板B，当的表头指示从一次极小变到又一次极小时，则反射板B 就移动了λ/2的距离，由这个距离就可以求得平面波的波长。 设入射波为垂直极化波
当入射波以入射角向介质板C斜入射时，在分界面上产生反射波和折射波。设C板的反射系数为R，为由空气进入介质板的折射系数，为由介质板进入空气的折射系数。固定板A和可移动板B都是金属板，反射系数均为1?。在一次近似的条件下，接收喇叭天线处的相干波分别为 这里 其中，为B板移动距离，而与传播的路程差为2ΔL。 由于与的相位差为，因此，当2ΔL满足 和同相相加，接收指示为最大。 当2ΔL时满足 和反相抵消，接收指示为零。这里，n表示相干波合成驻波场的波节点数。
1．子弹理论： 早期大众传播学有“子弹论”，认为传播如同打枪，传播者一说话，接受者就会被语言的枪弹击中，传播效果就达到了。后来，这个理论受到了否定，传播效果的产生被认为由传播者与受众在复杂的交互作用下形成。 2．传播流： “传播流”研究强调人际产播在大众传播过程中所起的作用，揭示了传播效果形成过程中的众多制约因素环节，对否定早期“魔弹论”的传播观起了重要作用，其代表学者是拉扎斯菲尔德，卡兹和罗杰斯等 3．有限效果论 其主要观点是：大众传播没有力量直接改变受传者对事物的态度，在人们作出某种决定之际，许多其他因素起着重要的作用，其中包括个人的政治、经济、文化、心理的既有倾向受传者对信息的需求和选择性接触机制，群体归属关系和群体规范，大众传播过程中的人际影响等等。 4．议程设置功能 该理论认为大众传播往往不能决定人们对某一事件或意见的具体看法，但可以通过提供给信息和安排相关的议题来有效地左右人们关注哪些事实和意见及他们谈论的先后顺序。 5．沉默的螺旋 如果一个人感觉到他的意见是少数的，他比较不会表达出来，因为害怕被多数的一方报复或孤立。这一理论假设人们总是在判断什么是公众的观点，而且他们经常通过媒体来判断。理论同时假设我们有一种与生俱来的对被孤立的恐惧，而且我们知道什么观点可以导致我们被主流群体孤立。 6．培养理论 大众传播媒介在潜移默化中培养受众的世界观。 7．知沟理论 ，“由于社会经济地位高者通常能比社会经济地位低者更快地获得信息，因此，大众媒介传送的信息越多，这二者这间的知识鸿沟也就越有扩大的趋势。” 8．第三人效果 它包括两个基本的假说：①知觉假说：人们感到传媒内容对他人的影响大于对自己的影响。②行为假说：作为第三人认知的后果，人们可能采取某些相应的行动，以免他人受传媒内容影响后的行为影响到本人的权益和福利；人们可能支持对传媒内容有所限制，以防止传媒对他人的不良影响。①从传播学角度分析该事件，“第三人效果”理论对这种因信息传播而引起“恐慌”的现象具有很强的解释力。据“第三人效果”理论，受众倾向于认为传媒信息对其他人（第三人）的影响更大。在此次碘盐危机中，受众首先考虑的不是自己家里缺不缺盐，而是预计其他人会因为碘盐恐慌而抢购。因此，为了避免“后下手遭殃”的结局，就必须“先下手为强”。当群体不约而同形成这种共识时，“恐慌购买”就不可避免地爆发了。9．媒介霸权了论 媒介霸权理论是葛兰西在其著名的《狱中札记》中提出的一个理论，对大众文化和媒介研究产生了很大的影响。葛兰西认为，一个社会制度的真正力量并不是统治阶级的暴力或其国家机器的强制性权力，而是被统治者对于统治者世界观的接受。霸权的产生、再生产以及转换是市民社会意识形态国家机器作用的结果，这与国家暴力机器的强制性不同。对于葛兰西来说，国家实施压制，而市民社会则行使霸权。霸权在文化和意识形态方面运作时必须通过市民社会的各种机构，如教育、家庭、教会以及大众文化和大众传媒等社会机制来实施。
电磁波在介质中的传播规律 电磁波的传播是电磁场理论的重要组成部分。我们只考虑电磁波在各向同性均匀线性介质中传播，分别对电磁波在线性介质和非线性介质中的传播规律进行讨论。 1、电磁场的波动方程 一般情况下，电磁场的基本方程是麦克斯韦方程，而我们讨论的介质是各向同性均匀线性的，即（0,j 0）的情形。麦克斯韦方程组的解既是空间的函数又是时间的函数，而我们只考虑随时间按正弦函数变化的解的形式。对于这种解，其形式可表示成一个与时间无关的复矢量和一个约定时因子ex） j t相乘，这里是角频率。在这种约定下，麦克斯韦方程组便可表示成1 (1) H j E （2） E 0 ⑶ H 0 ⑷ 对方程（1）两边同取旋度，并将式（2）代入便得 E 2E （5） 利用如下矢量拉普拉斯算子定义以及方程（3） (6) 方程（5）式变为 类似地，可得B所满足的方程为 k2B(9) 2E k2E 0
方程（7）和（9）式称为亥姆霍兹（Helmholtz）方程，是电磁场的波动方程。
2、平面波解 一般的电磁波总可用傅里叶分析方法展开成一系列。单色平面波的叠加。所以，对 单色平面波的研究具有重要的理论和实际意义。假定波动方程（ 7）和（8）式的单色平 面波的复式量解为3 E E 0 exp j t k r (10) B B °ex3 j t k r (11) 式中E 0, B 0分别为E , B 振幅， 为圆频率， k 为波矢量（即电磁波的传播方向）。 exp j kx t 代表波动的相位因子。 为了描述均匀平面波的相位在空间的变化快慢，在此引入相速的概念，即平面波等 相位的传播速度。很显然等相位面由下面方程决定 1 t kr const 方程（12）两边对时间t 求导可得 dr v dt k 由式（8）可知 1 v ----- 将（10）和（11）式代入我们上面给出的麦克斯韦方程组可得 3 由（17）和（18 ）可以看出，介质中传播的电磁波是横波，电场与磁场都与传播方向垂直;(12) (13) (14) E 。 k B o B 0 k k E o E o k B o 0 (15) (16) (17) (18)
第一章大众传播导论 一、媒介环节的变化 1、多媒体、互联网的出现 2、报纸的发行量和读者人数下降 3、电视频道增多、变无限为有限（ABC、CBS、FOX、公共广播） 4、录像机出现，打破了观看电视节目的时间限制 5、杂志电子化 6、新闻旧新 7、广告占据一席之地 8、电子空间流行新媒介环境一个特点：数字化 二、新旧媒介更替模式：新技术并没有完全挤走旧的传播技术，而是引发就的传播基础承担新的角色。（联系各种传播媒介的变化）麦克卢汉，新媒介以旧媒介为内容。 三、大众传播的概念 1、大众传播的特征： （1）针对较大量的、异质的和匿名的受众； （2）消息是公开传播的，安排消息传播的时间通常是以同时到达大多数受众为目的，而且特征是稍纵即逝的； （3）传播者一般是复杂的组织，或在复杂的机构中动作，因而可能需要庞大的开支。 2、新的媒介环境的特征： （1）先前象印刷和广播那样性质截然不同的技术正在渐渐消失； （2）我们正在从媒介缺乏的状况转为媒介过剩； （3）正从将传播内容灌输给大众的泛播转变为针对群体或个人的需求设计的窄播； （4）正从单向的传播媒介转变为互动的传播媒介 四、新的媒介环境：媒介融合、电子商务…… 1、数字电视：（DTV）以数字方式而非利用信号的渐进变化旧方式进行传输信号的系统。特点：①一种新型的电视传送系统，能够提供更多分辨率和不易受干扰的画面，更高质量的声音。 ②能够提供更多频道选择，其中包括提供信息、数据服务、购物等服务。 ③以数位方式传输信号，更大传输容量的图像和数据。 ④利用MPEG-2技术对电视信号进行压缩，将数字化和压缩技术结合起来。 高清晰度电视（HDTV)：数字电视的一种特殊形式，它利用原频道的全部容量传送分辨率非常高的画面。 特点：①不是数字电视 ②但与旧式系统相似，能够提供更高质量的图像和声音，需加一个转换控制面。 2、互联网：许多电脑连在一起组成的网络。 浏览器的变化：马赛克 网景（98年1月，德鲁奇利用网页宣布，《新闻周刊》隐瞒了克林顿和莱温斯基丑闻，互联网被赋予了充当新闻媒介的新角色，98年9月11日，《斯塔尔报告》在网上公布） 互联网三种最普遍的使用方式：A、电子邮件：通过互联网传递电子消息B、新闻组和邮递名录：一种电子消息共享系统，对同一话题感兴趣的人可以通过它们交换信息和看法C、万维网D、博客 互联网的优点：①提供广告服务
第一章电波传播 无线电通信，是将信息变为电信号，再调制到高频振荡上，由发射天线把已调的高频电流，以电磁波的形式发射出去。电磁波传播到接收地点时，由接收天线将它接收下来，再变成已调的高频电流，通过接收机放大、解调，取出信息，从而达到通信的目的。其工作过程如图1.1所示。 发送端电磁波接收端 一、频率、波长和波速的关系 电磁波的特性可用它的频率、波长和传播速度来表示。一般用符号? 代表频率，常用的单位是赫、千赫和兆赫；用符号λ代表波长，常用单位是米、厘米和毫米；用符号V代表波速，常用单位是公里/秒、米/秒等。 频率、波长和波速，这三个物理量之间的关系，可用公式1.1表示。 V=λ×? 1.1 电磁波在空中传播的速度近似于光在真空中传播的速度，其值为： V =3×108米/秒 1.2 所以 赫 λ λ 8 10 3? = = v f 1.3 或 米 f f v8 10 3? = = λ 1.4 在短波通信中，频率常用兆赫为单位，1兆赫=106赫，所以波长λ又可以写为：
()米 兆赫f 300=λ 1.5 无线电波频率、波长对照见表1.1 表1.1 频率波长对照表 Mc M 18.7516 19 20 21 22232425262728 29303132333435363737.5 15.5 1514.5 1413.51312.5 1211.5 11 10.5 109.5 98.58 4000 Mc M 9.3759.5 10 1112131415 16 17 1818.753231.5 3029 28 27262524232221 20`918 1716 3500 3000 2500 2000 75 80 90 100 110 120 130 140 150 Kc M 8000 37.5Kc M 7500 7000 6500 6000 5500 5000 4500 4000 37.5 40 45 50 55 60 65 70 75 计算公式：频率（KC ）= ()M 波长300000 ，波长（M ）= ()KC 频率300000 二、无线电波波段的划分 无线电波的频率范围很宽，根据无线电波传播的特点，二、无线电波波段的划分按工作波长的不同，一般划分为极长波、超长波、长波、中波、短波、超短波和微波等波段，其波长划分范围一般如表1.2所
A．电磁场理论B基本概念 1．什么是等值面？什么是矢量线？ 等值面——所有具有相同数值的点组成的面 ★空间中所有的点均有等值面通过； ★所有的等值面均互不相交； ★同一个常数值可以有多个互不相交的等值面。 矢量线（通量线）---- 一系列有方向的曲线。 线上每一点的切线方向代表该点矢量场方向， 而横向的矢量线密度代表该点矢量场大小。 例如，电场中的电力线、磁场中的磁力线。 2．什么是右手法则或右手螺旋法则？本课程中的应用有哪些？（图） 右手定则是指当食指指向矢量A的方向，中指指向矢量B的方向，则大拇指的指向就是矢量积C=A*B的方向。 右手法则又叫右手螺旋法则，即矢量积C=A*B的方向就是在右手螺旋从矢量A转到矢量B的前进方向。 本课程中的应用： ★无限长直的恒定线电流的方向与其所产生的磁场的方向。 ★平面电磁波的电场方向、磁场方向和传播方向。 3．什么是电偶极子？电偶极矩矢量是如何定义的？电偶极子的电磁场分布是怎样的？ 电偶极子——电介质中的分子在电场的作用下所形成的一对等值异号的点电荷。 电偶极矩矢量——大小等于点电荷的电量和间距的乘积，方向由负电荷指向正电荷。
4.麦克斯韦积分和微分方程组的瞬时形式和复数形式； 积分形式： 微分方式： （1）安培环路定律 （2）电磁感应定律 （3）磁通连续性定律 （4）高斯定律 5.结构方程
6.什么是电磁场边界条件？它们是如何得到的？（图） 边界条件——由麦克斯韦方程组的积分形式出发，得到的到场量在不同媒质交界面上应满足的关系式（近似式）。 边界条件是在无限大平面的情况得到的，但是它们适用于曲率半径足够大的光滑曲面。 7.不同媒质分界面上以及理想导体表面上电磁场边界条件及其物理意义； （1）导电媒质分界面的边界条件 ★ 导电媒质分界面上不存在传导面电流，但可以有面电荷。 在不同媒质分界面上，电场强度的切向分量、磁场强度的切向分量和磁感应强度的法向分量永远是连续的 （2）理想导体表面的边界条件 ★ 理想导体内部，时变电磁场处处为零。导体表面可以存在时变的面电流和面电荷。
《电磁波及其传播》教学设计 吴江经济技术开发区实验初级中学张玉妹 一、教材分析 （一）教材分析 《电磁波及其传播》是苏科版九年级下册，第17章第二节内容，是本章的重点，也是难点。本节由“波的基本特征”“了解电磁波”和“电磁波谱”三部分内容组成，其中“了解电磁波”又由“活动17.2 验证电磁波的存在”和“活动17.3探究电磁波的传播特性”组成。内容相对比较抽象，所以在每部分内容呈现的时候，都采取学生体验的方式，让学生在体验中感知，在感知中探究从而获得新知。 本节课在教学顺序安排上做了较大幅度的调整，开始用对讲机引入课题，然后直接让学生感受电磁波的存在和电磁波可以在空气中传播，从而过渡到电磁波的传播特性的教学，最后从问题“电磁波究竟是什么”进入波的基本特征和电磁波谱的教学。物理新课程理念要求“从生活走向物理，从物理走向社会”，在课堂的最后环节设计了“高压线会产生电磁污染，是真的吗？”这个教学环节，让学生带着问题走出课堂。 （二）学情分析 虽然电磁波在我们的生活中有广泛的应用，但毕竟它看不见、摸不着，非常 的抽象，所以学生还是很难理解的。本节课通过学生直观的体验，让学生根据已有的知识经验去设计实验并自己去验证，充分发挥学生的主观能动性，使学生轻松、愉快的掌握知识，形成技能并锻炼能力。 本节课的难点在于如何理解“波的基本特征”，所以需要在教师实验演示、动画、视频等多种手段的辅助引导下，让学生理解波能传播周期性变化的运动状态，从而了解几个物理量的意义。 二、教学目标 （一）知识与技能 (1)认识波的基本特征，知道波能够传播周期性变化的运动形态。 (2)了解振动的振幅、周期与频率，波长与波速的物理意义，知道它们是描述波的性质的物理量。 (3)了解电磁波的意义，体验电磁波的存在。了解电磁波可以在真空中传播的特
电磁场与微波技术实验报告 （二） 课程实验：电磁波在介质中传播规律 班级： 姓名： 指导老师： 实验日期：
电磁波在介质中的传播规律 一、实验目的： 1、用MATLAB 程序演示了电磁波在无损耗、较小损耗和较大损耗情况下的传播博规律； 2、结合图像探讨了电磁波在有耗介质中电场强度和磁场强度的能量变化情况； 3、学会使用Matlab 进行数值计算，并绘出相应的图形，运用MATLAB 对其进行可视化处理。 二、实验原理 1、电磁场的波动方程 一般情况下，电磁场的基本方程是麦克斯韦方程，而我们讨论的介质是各向同性均匀线性的，即（0,0==j ρ）的情形。麦克斯韦方程组的解既是空间的函数又是时间的函数，而我们只考虑随时间按正弦函数变化的解的形式。对于这种解，其形式可表示成一个与时间无关的复矢量和一个约定时因子()t j ωex p 相乘，这里ω是角频率。在这种约定下，麦克斯韦方程组便可表示成[]1 ΗE ωμj -=?? (1) ΕΗωεj =?? (2) 0=??Ε (3) 0=??Η (4) 对方程（1）两边同取旋度，并将式(2)代入便得 ΕΕεμω2=???? （5） 利用如下矢量拉普拉斯算子定义以及方程（3） ()ΕΕΕ????-???=?2 （6） 方程（5）式变为[]2
022=+?ΕΕk （7） μεω=k （8） 类似地，可得Β所满足的方程为 022=+?ΒΒk （9） 方程（7）和（9）式称为亥姆霍兹（Helmholtz ）方程，是电磁场的波动方程。 2、平面波解 一般的电磁波总可用傅里叶分析方法展开成一系列。单色平面波的叠加。所以，对单色平面波的研究具有重要的理论和实际意义。假定波动方程（7）和（8）式的单色平面波的复式量解为[]3 ()[]r k ΕΕ?-=t j ωex p 0 （10） ()[]r k ΒΒ?-=t j ωex p 0 （11） 式中0Ε,0Β分别为Ε,Β振幅，ω为圆频率，k 为波矢量（即电磁波的传播方向）。 ()[]t kx j ω-ex p 代表波动的相位因子。 为了描述均匀平面波的相位在空间的变化快慢，在此引入相速的概念，即平面波等相位的传播速度。很显然等相位面由下面方程决定[]1 const kr t =-ω （12） 方程（12）两边对时间t 求导可得 k dt dr v ω == (13) 由式（8）可知 εμ 1 = v （14） 将（10）和（11）式代入我们上面给出的麦克斯韦方程组可得[]3
传播学的符号理论 参考文献： ?1、《传播学与符号学散论》陈道德，《湖北大学学报》1997（2） ?2、《传播学的"前结构"——符号活动的社会根源和基础》周军，《北京广播学院学报》1994.1 ?3、《符号学的历史》D.S.克拉克; 孙伟平《湘潭师范学院学报》2005（1） ?4、《符号学视域中的身势语》李凤琴《外语学刊》2005（2） ?5、《符号与意义——巴特符号学与现代语言学的比较研究》吴晓峰《学术研究》2004（3） ?6、《传播与符号:罗兰·巴尔特思想述略》李彬《国际新闻界》2000（3）?7、《从符号学原理解读广告》彭璐《装饰》2004（11） ?8、《符号学在平面图形设计中的应用》陈大磊《郑州轻工业学院学报》2005（6） ?9、《符号学在平面广告设计中的运用》陈武《装饰》2006（4）?10、《从<实话实说>看非语言因素在谈话节目中的重要性》柳红?11、《人类传播理论》《符号和语言理论》（第四章）《话语理论》（第五章） ?传播本质上为信息的流通，那么信息是怎么流通的呢？ ?这就涉及到传播活动最基本的要素——符号，因为信息正是凭借符号才能流通。事实上，信息首先就表现为符号，或者说一种信息的外在形式就是某种符号。世界上没有离开符号而单独存在的信息，正如没有不包含信息的符号。 ?符号总是负载着某种信息，信息总是表现为某种符号。 ?符号是信息传播的最重要的工具。 ?符号化的思维和符号化的行为是人类生活中最富
于代表性的特征，并且人类文化的全部发展都依赖于这些条件。 ?在现代社会中，符号是最重要和最现实的需要。 ?李特·约翰：符号及语言理论是传播理论的基本内容之一。?“一般都认为符号是一切传播活动的基础。”（《人类传播理论》P68） ?“有关语言和符号的研究是传播理论的核心，对于传播学研究来说具有十分重要的意义。”（《人类传播理论》P85） 第一节符号 一、符号的定义 （一）定义 符号是信息的外在形式或物质载体，是信息表达和传播中不可缺少的一种基本要素，表现为有意义的代码及代码系统，如声音、图形、姿态、表情等。 ?《韦氏大字典》：一种代表思想的通用的记号或标志。?《辞海》：信息的携带者。 ?《现代汉语词典》：记号；标记；佩带在身上表明职别身份等的标志。 ?从人类传播活动的角度来考察符号: ?美国的伦德伯格认为“传播可以定义为通过符号的中介而传达意义”（沙莲香，1990）。
实验二-电磁波在介质中的传播规律
电磁场与微波技术实验报告 （二） 课程实验：电磁波在介质中传播规律 班级： 姓名： 指导老师： 实验日期： 2015.11.21
电磁波在介质中的传播规律 一、实验目的： 1、用MATLAB 程序演示了电磁波在无损耗、较小损耗和较大损耗情况下的传播博规律； 2、结合图像探讨了电磁波在有耗介质中电场强度和磁场强度的能量变化情况； 3、学会使用Matlab 进行数值计算，并绘出相应的图形，运用MATLAB 对其进行可视化处理。 二、实验原理 1、电磁场的波动方程 一般情况下，电磁场的基本方程是麦克斯韦方程，而我们讨论的介质是各向 同性均匀线性的，即（0,0==j ρ）的情形。麦克斯韦方程组的解既是空间的函数又是时间的函数，而我们只考虑随时间按正弦函数变化的解的形式。对于这种解，其形式可表示成一个与时间无关的复矢量和一个约定时因子()t j ωex p 相乘，这里ω是角频率。在这种约定下，麦克斯韦方程组便可表示成[]1 ΗE ωμj -=?? (1) ΕΗωεj =?? (2) 0=??Ε (3) 0=??Η (4) 对方程（1）两边同取旋度，并将式(2)代入便得 ΕΕεμω2=???? （5） 利用如下矢量拉普拉斯算子定义以及方程（3） ()ΕΕΕ????-???=?2 （6） 方程（5）式变为[]2
022=+?ΕΕk （7） μεω=k （8） 类似地，可得Β所满足的方程为 022=+?ΒΒk （9） 方程（7）和（9）式称为亥姆霍兹（Helmholtz ）方程，是电磁场的波动方程。 2、平面波解 一般的电磁波总可用傅里叶分析方法展开成一系列。单色平面波的叠加。所以，对单色平面波的研究具有重要的理论和实际意义。假定波动方程（7）和（8）式的单色平面波的复式量解为[]3 ()[]r k ΕΕ?-=t j ωex p 0 （10） ()[]r k ΒΒ?-=t j ωex p 0 （11） 式中0Ε,0Β分别为Ε,Β振幅，ω为圆频率，k 为波矢量（即电磁波的传播方向）。 ()[]t kx j ω-ex p 代表波动的相位因子。 为了描述均匀平面波的相位在空间的变化快慢，在此引入相速的概念，即平面波等相位的传播速度。很显然等相位面由下面方程决定[]1 const kr t =-ω （12） 方程（12）两边对时间t 求导可得 k dt dr v ω== (13) 由式（8）可知 εμ1 =v （14） 将（10）和（11）式代入我们上面给出的麦克斯韦方程组可得[]3
中国人民大学新闻学院硕士研究生入学考试复习资料系列 （一）传播学基本理论笔记 第一章绪论一、名词解释１、双重偶然性２、传播障碍和传播隔阂３、社会信息４、传播（99新）二、简述1、传播的基本特点2、社会信息系统的特点是什么？第二章传播历史与发展一、名词解释1、信息社会2、信息革命3、信息4、大众社会5、大众文化二、简述１、哈特的媒介系统分类２、信息社会的特点。第三章符号与意义一、名词解释１、语义空间２、符号３、意义４、象征性互动理论二、简述1、人类传播的发展阶段第四章传播过程与系统一、名词解释１、反馈２、“５Ｗ”模式（９８）３、香农－韦弗的数学模式４、奥斯古德和施拉姆的循环模式５、噪音（００传）6、信源7、传播过程（02新名）8、单向传播、双向传播（00新名）9、前馈10、信宿二、简述１、传播过程的基本构成要素。（０２新）２、传播过程的特点。３、简评社会传播总过程理论。4、传播过程直线模式与循环模式的区别。（００传）5、简评赖利夫妇的传播系统模式。第五章人内传播和人际传播第六章群体传播和组织传播一、名词解释１、人内传播２、人际传播3、组织传播4、群体传播5、传播基本形态6、从众行为7、库利的“镜中我”理论第七章大众传播一、名词解释１、大众传播２、拟态环境（02传名）３、信息环境（０２传）４、廉价报纸、大众报纸（99传名）5、社会地位赋予功能（０１传）6、社会雷达（99传名）7、预言的自我实现8、信息环境的环境化（00传论）9、象征性现实二、简述１、大众传播有哪些特点。2、拉斯维尔“三功能说”。３、赖特“四功能说”。４、施拉姆的社会功能观。５、拉扎斯菲尔德和默顿的功能观。6、大众传播的信息特点三、论述1、试述现代社会中“信息环境的环境化”现象。（００传）2、试析关于大众传播社会影响的观点。第八章传播制度和媒介规范一、名词解释１、极权主义理论２、自由主义理论（９６名）３、社会责任理论（９５名）４、民主参与理论５、发展中国家媒介理论（０１新名）６、“意见的公开市场”（９９传）、“自我修正过程”（０２新）7、报刊四种理论二、简述１、国家和政府对媒介的政治控制方式。２、垄断资本控制传播事业的方式。３、受众对媒介进行社会监督控制的手段。４、我国目前基本传播制度。三、论述１、试析资本主义制度下的媒介规范理论。第九章传播媒介的性质与作用一、名词解释１、媒介即讯息（９８名）这是麦克卢汉在《媒介即讯息》中提出的概念，是对传播媒介在人类社会发展中的地位和作用的一种高度概括，其含义是：媒介本身才是真正有意义的讯息，即人类有了某种媒介才能从事与之相应的传播或其他活动，因此，真正有意义的、有价值的讯息不是各个时代的传播内容，而是这个时代所用的传播工具的性质、它们所开创的可能性及其带来的社会变革。在麦克卢汉看来，每一种新媒介产生都开创了社会生活和社会行为的新方式、媒介是社会发展的基本动力，也是区分不同社会形态的标志。２、地球村这是麦克卢汉在《理解媒介：人的延伸》中提出的概念。他认为，媒介是社会发展的基本动力，是区分不同社会形态的标志。在原始社会，口语是主要的传播媒介，由于听力的物理限制，人们必须生活在小空间的部落群体中，相互保持着近距离的密切联系。文字和印刷媒介产生后，人类由“耳朵的社会”转向了“眼睛的社会”，由于交往和传播不再以物理空间的接近性为前提，人与人的关系变得疏远，部落社会便发生了解体。电子媒介尤其是电视的普及再次改变了这种情况，它们把遥远的世界拉得很近，人与人之间的感觉距离大大缩小，于是人类在更大的范围内重新部落化，整个世界变成了一个新的“地球村”。无论在国际政治、经济还是跨文化交流领域，“地球村”已成为形容当今世界的一个普遍的概念。３、媒介即人体的延伸这是麦克卢汉在《理解媒介：人的延伸》中提出的概念。他认为，媒介是人的感觉能力的延伸或扩展。印刷媒介是视觉的延伸，广播是听觉的延伸，电视则是视听觉的综合延伸。每种媒介的使用都会改变人的感觉平衡状态，产生不同的心理作用和对外部世界的认识和反应方式。这个观点说明，不同的媒介具有不同性质的社会影响，但它并不是严密的科学考察
第六讲工程介质中电磁波的传播理论 电磁波是交变电场与磁场相互激发在空间传播的波动。工程介质中电磁波的传播依然满足麦克斯韦方程。为清除地理解雷达检测理论基础，需要对介质中的电磁场、电磁波的传播、波速、衰减、反射与折射的理论有一个基本的了解。 6.1电磁场与电磁波传播方程 岩土、混凝土、钢筋、铁板等为常见的工程介质，前两者电导较小，后两者为良导体。在这些介质中电磁波传播的麦克斯韦方程为：▽×E=-μHt’ ▽×H=εEt’+ζ E ▽·E=0 ▽·H=0 通常介质的介电常数ε、磁导率μ都是电磁波频率的函数。式中E为电场强度矢量，H为磁场强度矢量，ζ为介质的电导率。不失一般性，满足上述麦克斯韦方程的、沿X方向传播的频率为ω的平面电磁波，其电场强度与磁场强度的表达式为： E(x,t)=Eoe-αx+i(βx-ωt) H(x,t)=Hoe-αx+i(βx-ωt) 6.2电场、磁场与波矢量关系 电磁波是横波，电场强度E、磁场强度H和波矢量K三者互相垂直，组成右手螺旋关系。右手螺旋关系含义如下，四个手指并拢伸直
指向电场方向，然后四指回握90° 指向磁场方向，大拇平伸则指向波的传播方向K。电磁波的电厂、磁场、与波矢量的关系如下土所示。在波的传播过程中其空间方向是固定不变的，即使是发生了反射与折射，也只是传播方向K发生变化，电场与磁场的方向依然不变。在空气中电场与磁场是同向位的，两者同时达到极大和极小值，电场强度与磁场强度的比值刚好等于电磁波速。在工程介质中因为有传导电流能量损失，电场与磁场的相位再不同步，磁场落后与电场一个相位，电导率越高，落后的相位越大。 6.3 介质中的电磁波速与能量衰减特性 描述电磁波传播特性的波矢量k为复数：k=β+iα, β描述波传播的相位，称为相位常数；α描述波幅的衰减，称为衰减常数，它们是介质的性质。相位常数与衰减常数与介质电磁参数及频率的关系如下： β=ω（με）1/2[（（1+ζ2/ω2ε2）1/2+1）/2]1/2 α=ω（με）1/2[（（1+ζ2/ω2ε2）1/2-1）/2]1/2 根据介质的电磁性质，分三种情况对上式进行讨论。 对于低电导介质，满足ζ<10-7S/m，ζ/εω《1，此时相位常数、衰减常数和电磁波速V为： 1/2 β=ω（με） α=ζ（μ/ε）1/2 1/2 V=ω/β=（1/με）