反射率、反射系数、反射损耗，透射率、透射系数，吸收率的关系

反射率、反射系数、反射损耗，透射率、透射系数，吸收率的关系

在电磁波与物质相互作用的研究中，反射率、反射系数、反射损耗，透射率、透射系数，吸收率等参数构成了完整的能量守恒体系。这些参数间的定量关系可通过麦克斯韦方程组和能量守恒定律推导得出，其相互关系如下：

1. 反射系数（Reflection Coefficient, Γ）

描述电磁波在介质界面处反射电场与入射电场的复振幅比值，包含幅度和相位信息。

• 物理意义：

• 幅度部分（|Γ|）：反映电场反射的比例（如|Γ|=0.3表示30%的电场被反射）

• 相位部分（ϕ）：体现反射波与入射波的相位差，由介质界面特性（如阻抗突变）决定。

• 复数特性：Γ的实部和虚部分别对应反射波的同相和正交分量，影响驻波形成。

• 阻抗依赖：反射系数与界面两侧介质的本征阻抗（Z1，Z2）相关：

• 当Z1=Z2时（阻抗匹配），|Γ|=0，无反射。

2. 透射系数（Transmission Coefficient, T）

描述电磁波穿过介质界面后透射电场与入射电场的复振幅比值。

• 阻抗依赖：透射系数也与界面两侧介质的本征阻抗（Z1，Z2）相关：
• 当Z1=Z2时（阻抗匹配），|T|=1，无反射。

3. 反射率（Reflectivity, R）与透射率（Transmittivity, T'）

• 反射率：功率反射比（反射功率与入射功率的比值）。
• 透射率：透射比（透射功率与入射功率的比值）。
• 直接量化界面反射的能量：与反射系数的平方成正比。
• 直接量化界面透射的能量：与透射系数的平方成正比。

4. 吸收率（Absorptivity, A）

材料吸收（内部耗散）的功率占比：

• 能量耗散机制：

• 介电损耗：电磁波电场分量导致介质极化弛豫（如含水材料的偶极子转向损耗）。

• 磁损耗：交变磁场引发磁滞效应或涡流损耗（如铁氧体材料）。

• 传导损耗：自由载流子的欧姆加热（如碳基复合材料）。

• 设计意义：

• 宽带吸波：组合不同损耗机制（如Fe₃O₄的磁损耗 + CNTs的介电损耗）

• 频率选择吸波：利用谐振结构（如超材料）在特定频段增强A。

• 吸波材料需最大化A，同时最小化R和T'（如A>90%）。

5. 反射损耗（Reflection Loss, RL）

能量守恒约束

入射功率Pi需满足：

归一化后得：

当介质无损耗时（A=0），则

参数对比表

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