TE波について

電磁波について質問です。

x,y,zの3次元空間において、z方向を伝搬方向とすると、伝搬方向に電界成分と磁界成分がないのがTEM波、伝搬方向に磁界成分があるのがTE波と説明がありました。
つまり
TEM波：Ez = 0, Hz = 0
TE波：Ez = 0, Hz ≠ 0
です。

TEM波は平面波を想像すれば良いと思いますが、TE波の伝搬方向に磁界成分を持つ絵がイメージできません。
そもそも電磁波の進む方向がE×H (E,Hはベクトル)の方向だとするとz方向に磁界成分がある場合z方向には伝搬しないような気がするのですが。

何か大きな勘違いをしているのでしょうか。
よろしくお願いします。

No.5 ベストアンサー 回答者： noname#11476 回答日時： 2004/08/28 09:42

>TE波ではなくTM波？

ああ、ごめんなさい。電場が傾く場合はＴＭですね。
光では電場しか傾くことがないのでＴＭはあってもＴＥはないので勢いそう書いてしまいました。

>電界が傾いているということは電界がx方向とz方向のベクトルの和として表されます。それでも電磁波はz軸に沿って進む、ということで良いでしょうか。
そうです。これがＴＭ波ですね。
ＴＥ波の場合は、電場はｘ方向のみ、磁界がｙ，ｚ方向成分をもつ傾いた平面波でｚ方向に進むわけですね。

この回答へのお礼

納得できました。

何度も答えて頂き助かりました。
ありがとうございました。

お礼日時：2004/08/28 23:35

No.4 回答者： noname#11476 回答日時： 2004/08/27 21:50

>の面というのはx-y平面のことでしょうか。

いいえ、波面です。波面はｘ－ｙ平面と平行ではないと言うことです。
つまり電場成分は傾いているのでｚ成分が発生します。

この回答への補足

なんとなくイメージはできましたが電場が傾いているということは電場のz成分が発生するということですか。するとTE波ではなくTM波？ちょっと混乱してしまいました。

すみませんがもう少しお付き合いください。

平面波では電界がx方向のみ、磁界がy方向のみのベクトルをもっているとします。
電界が傾いているということは電界がx方向とz方向のベクトルの和として表されます。それでも電磁波はz軸に沿って進む、ということで良いでしょうか。

補足日時：2004/08/28 00:16

No.3 回答者： zaki_shin 回答日時： 2004/08/27 19:40

導波路中を進行する場合ですね。

---------------------------------　導波路上
　　／＼　　　　　　／＼　　　／磁界方向
　／　　＼　　　　／　　＼　◎電解方向
　　　　　＼　　／　　　　＼　　　　→進行方向
　　　　　　＼／反射　　　　＼／　　　
---------------------------------　導波路下

上のような場合です。分かりずらいですが、電界は、画面手前を向いていますが、磁界は斜め方向を向いていて進行方向の成分を持ちます。局所的にみれば、電磁波の進む方向がE×H (E,Hはベクトル)の方向というのが成り立っていますが、全体としては、進行方向は上の図のようになります。

この回答への補足

えーとこれは／や＼が局所的にみた電磁波の進む方向と考えてよろしいですか？
確かに導波路の伝搬方向をzとすると辻褄が合いますね。

でもこれって局所的に見れば平面波ですよね。自由空間ではTE波は存在しないということでしょうか？

補足日時：2004/08/27 19:52

No.2 回答者： noname#11476 回答日時： 2004/08/27 13:16

>そもそも電磁波の進む方向がE×H (E,Hはベクトル)の方向だとすると

これが間違いです。Maxwell方程式から算出してみてください。

Ｄ＝ε0Ｅ＋Ｐ
Ｂ＝μ0（Ｈ＋Ｍ）
（Ｐ：分極、Ｍ：磁気分極）
で、Ｐ，Ｍが等方的かつ分極電流ｉ＝０のときにはそうなりますけど。

異なる場合はＤ×Ｂが電磁波の進行方向です。

Ｐ，Ｍに異方性があればＥとＤ、ＢとＨは平行にならないので、進行方向が異なります。

ちなみにイメージとしては傾いた平面波が進むイメージです。
大抵平面波をみると面に垂直に進むように感じますけど、実はそうとは限らないということです。

私は電磁波領域ではなくて光の専門家ですが、光でも同様なので同じ話でしょう。
（光の場合は普通Ｍ＝０になりますのでＤだけがＥに対して傾きます）

この回答への補足

>面に垂直に進むように感じる

の面というのはx-y平面のことでしょうか。
x-y平面に垂直に進まないということは伝搬方向はz方向ではないと
考えてよいのですか？そうすると最初の伝搬方向をzに取るという仮定と
矛盾しないんでしょうか。

補足日時：2004/08/27 19:41

No.1 回答者： foobar 回答日時： 2004/08/27 09:51

ちょっと荒い(大雑把な)イメージですが、、

Z方向に対してθの角度をもって進む平面波
Z方向に対して-θの角度をもって進む平面波

の二つ(強さは同じ)を考えて、この二つを合成したものを
イメージすればTE波のイメージになるかと思います。

(導波管内を進む電磁波がこんな感じだったかと。波長、導波管の寸法、θを選ぶことによって、導波管表面でE＝0になる解が存在すると。)

この回答へのお礼

Z方向に対してθの角度をもって進む平面波
Z方向に対して-θの角度をもって進む平面波

を考えて合成してみたのですがちょっと私にはTE波の説明としての理解はできませんでした。すみません。

ありがとうございました。

お礼日時：2004/08/27 20:20