H=−i ω c ε E Monochromatic field Plane wave E x =A ei K z H y = 1 ζ A ei K z Δ E+K2 E=0,div E=0 Δ H+K2 H=0,div H=0 F=A ei K (α x+β y+γ z) α2 +β2 +γ2 =1 Generalized plane wave F=A ei K r r=α x+β y+γ z
x+β1 y+γ1 z) α1 2 +β1 2 +γ1 2 =1 F 2 =A 2 ei K 2 (α2 x+β2 y+γ2 z) α2 2 +β2 2 +γ2 2 =1 - J. Zenneck, Über die Fortpflanzung ebener elektromagnetischer Wellen längs einer ebenen Leiterfläche und ihre Beziehung zur drahtlosen Telegraphie // Ann. der Physik, 23, 846–866, (1907).
the interface: E x | z=−0 =E x | z=+0 ε1 E z | z=−0 =ε2 E z | z=+0 H y | z=−0 =H y | z=+0 H x | z=−0 =H x | z=+0 H z | z=−0 =H z | z=+0 E y | z=−0 =E y | z=+0
x | z=+0 ε1 E z | z=−0 =ε2 E z | z=+0 H y | z=−0 =H y | z=+0 E x =A 1 ei K 1 (α1 x+γ1 z) , z>0 E x =A 2 ei K 2 (α2 x−γ2 z) , z<0 K 1 α1 =K 2 α2 A 1 =A 2 H y | z=−0 =H y | z=+0
x | z=+0 ε1 E z | z=−0 =ε2 E z | z=+0 H y | z=−0 =H y | z=+0 E x =A 1 ei K 1 (α1 x+γ1 z) , z>0 E x =A 2 ei K 2 (α2 x−γ2 z) , z<0 H y =−i ω c ε1 κ1 A 1 ei K 1 α1 x e−κ1 z ,z>0; H y =i ω c ε2 κ2 A 2 ei K 2 α2 x eκ2 z , z<0 α2 +γ2 =1 κ=√(K α)2 −K2 K 1 α1 =K 2 α2 A 1 =A 2 H y | z=−0 =H y | z=+0 E x =A 1 ei K 1 x e−κ1 z , z>0; E x =A 2 ei K 2 x eκ2 z ,z<0
x | z=+0 ε1 E z | z=−0 =ε2 E z | z=+0 H y | z=−0 =H y | z=+0 E x =A 1 ei K 1 (α1 x+γ1 z) , z>0 E x =A 2 ei K 2 (α2 x−γ2 z) , z<0 H y =−i ω c ε1 κ1 A 1 ei K 1 α1 x e−κ1 z ,z>0; H y =i ω c ε2 κ2 A 2 ei K 2 α2 x eκ2 z , z<0 α2 +γ2 =1 κ=√(K α)2 −K2 K 1 α1 =K 2 α2 A 1 =A 2 H y | z=−0 =H y | z=+0 E x =A 1 ei K 1 x e−κ1 z , z>0; E x =A 2 ei K 2 x eκ2 z ,z<0
the dispersion relation only for the TM wave z>a {H y =A eik x x e−κ3 z E x =− κ3 iε3 k A eik x x e−κ3 z z<−a {H y =Bei k x x eκ2 z E x = κ2 iε2 k B ei k x x eκ2 z −a<z<a {H y =C eik x x eκ1 z +Dei k x x e−κ1 z E x = κ1 iε1 k (C ei k x x eκ1 z −D eik x x e−κ1 z)
e−κ2 a =C e−κ1 a +Deκ1 a κ2 ε2 Be−κ2 a = κ1 ε1 (C e−κ1 a −D eκ1 a) Boundary condition at z = a {A e−κ3 a =C eκ1 a +D e−κ1 a κ3 ε3 A e−κ3 a = κ1 ε1 (−C eκ1 a +De−κ1 a)
e−κ2 a =C e−κ1 a +Deκ1 a κ2 ε2 Be−κ2 a = κ1 ε1 (C e−κ1 a −D eκ1 a) Boundary condition at z = a {A e−κ3 a =C eκ1 a +D e−κ1 a κ3 ε3 A e−κ3 a = κ1 ε1 (−C eκ1 a +De−κ1 a) Dispersion relation
sinθ > n 2 n 1 , n 3 n 1 Phase shift due to reflection at the interfaces (Goos-Hanchen shift) Dispersion relation 4 k n 1 acosθ −ϕ12 −ϕ13 =2π N , N=0,1,2,3,...