第十六章_電磁波h

1、電磁波引：引：電磁波電磁波-電磁場由近及遠(yuǎn)傳播的過程電磁場由近及遠(yuǎn)傳播的過程哇！其實(shí)我們是泡在電磁波里生活??！哇！其實(shí)我們是泡在電磁波里生活??！760nm400nm 可見光可見光 電電 磁磁 波波 譜譜紅外線紅外線 紫外線紫外線 射射 線線X射線射線長波無線電波長波無線電波61010101410181022102104108101210161020102410010頻率頻率Hz1610810波長波長m4104100108101210短波無線電波短波無線電波無線電波無線電波cm1 . 0m1034760nmnm1065nm400nm760可見光可見光紅外線紅外線5nmnm4000.04nmnm5

2、nm04. 0紫外光紫外光x 射線射線 射線射線71067 .4106 電磁波電磁波真空中的真空中的波長波長/m/m主要產(chǎn)生方主要產(chǎn)生方式式主要用途主要用途射線射線原子核衰變原子核衰變探傷探傷, ,原子核結(jié)構(gòu)分析原子核結(jié)構(gòu)分析x x射線射線原子內(nèi)層電原子內(nèi)層電子子透視透視, ,晶體結(jié)構(gòu)分析晶體結(jié)構(gòu)分析紫外線紫外線熾熱物體、熾熱物體、氣體放電氣體放電消毒殺菌消毒殺菌可見光可見光照明照明, ,植物光合植物光合紅外線紅外線夜視夜視, ,分析分析, ,加熱加熱微波微波電子電路電子電路電視電視, ,雷達(dá)雷達(dá), ,加熱加熱超短波超短波廣播廣播, ,電視電視, ,導(dǎo)航導(dǎo)航短波短波電報，通訊電報，通訊中波中波

3、廣播廣播長波長波通訊和導(dǎo)航通訊和導(dǎo)航101040 .9105 7104 71067 .4106 110200300030000一一. 無阻尼自由電磁振蕩無阻尼自由電磁振蕩K右圖為右圖為LC 電磁振蕩電路電磁振蕩電路 +-LABCK先給電容器充電先給電容器充電,使電勢差為使電勢差為U0轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換開關(guān),使之成為純使之成為純LC電路電路.CABL+Q0-Q0圖圖(a)如圖如圖(a), 極板上有電荷極板上有電荷Q0電場的能量全部集中在兩板間電場的能量全部集中在兩板間.此時作為計時起點(diǎn)此時作為計時起點(diǎn), t =0, I=0VEWe 221 電磁波的產(chǎn)生與傳播電磁波的產(chǎn)生與傳播 1、 振蕩電路振蕩電路C

4、ABL圖圖(b)-Q0+Q0CABL圖圖(c)CABL圖圖(d)圖圖(b)開始放電開始放電,由于自感的反抗由于自感的反抗電流從零逐漸增加電流從零逐漸增加, Q減少減少.t=T/4時時,電流最大電流最大,電能變?yōu)榇拍茈娔茏優(yōu)榇拍?VBLIWm 22122I+Q0-Q0電流最大后電流最大后,由于自感的作用由于自感的作用,給電容器反向充電給電容器反向充電.圖圖( c ).t=T/2時時,磁能又轉(zhuǎn)換成電能磁能又轉(zhuǎn)換成電能.電容器又放電電容器又放電,t=3T/4時時,圖圖(d)電場能又轉(zhuǎn)換成磁場能量電場能又轉(zhuǎn)換成磁場能量.只要無阻尼只要無阻尼,電荷電荷,電流電流,電能電能,磁能磁能.I都一直作周期性變化

5、都一直作周期性變化(振蕩振蕩).ILC電路充放電過程電路充放電過程CABL+q-qi設(shè)某一時刻設(shè)某一時刻,電路中電流為電路中電流為i此時自感電動勢為此時自感電動勢為tiLdd L由歐姆定律：由歐姆定律：CqVVtiL BAdd由于由于i=dq /dt , 上式可寫為：上式可寫為：qLCtq1dd22 令令 2 = 1/LC，有，有0dd222 qtq 其解其解q = Q0cos( t + )Q0為最大電荷為最大電荷(電荷振幅電荷振幅), 是初相是初相, 是振蕩角頻率是振蕩角頻率.頻率為頻率為LC 212 周期為周期為LCT 2 二二. 無阻尼電磁振蕩的振蕩方程無阻尼電磁振蕩的振蕩方程簡諧運(yùn)動簡

6、諧運(yùn)動微分方程微分方程電路中任意時刻的電流為電路中任意時刻的電流為:)sin(0 tQdtdqi 2cos0 tII0 = Q0 為電流的最大振幅為電流的最大振幅.oq( t+ )iqQ0I0電流相位超前電荷電流相位超前電荷 /2i設(shè)電容器極板上帶電荷設(shè)電容器極板上帶電荷q, 則則電容器中的電場能量為為:CqW22e )(cos2220 tCQ此時此時,線圈中的磁場能量線圈中的磁場能量:2m21LiW )(sin2220 tCQLC電路中的總能量為電路中的總能量為CQLIWWWme2212020 總總?cè)? 無阻尼自由電磁振蕩的能量無阻尼自由電磁振蕩的能量作周期性變化作周期性變化 電磁振蕩力、

7、電對應(yīng)關(guān)系 機(jī)械振蕩0222xdtxd0222qdtqdxqmdtdxv dtdqI Lk1/C221mvEk221LIWm221kxEpCqWe221mkLC11 1）、波源：）、波源： 振蕩：振蕩： LCLC回路回路振蕩的周期和頻率振蕩的周期和頻率 LCLCT 2122 開放開放 能向外輻射能量能向外輻射能量頻率高。輻射功率：頻率高。輻射功率： 4 P2、電磁波、電磁波開放式振蕩電路開放式振蕩電路天線：天線： LCLCLII振蕩電偶極子振蕩偶極子輻射電磁波過程示意(步進(jìn)分解):電磁波的波源振蕩電偶極子電磁波的波源振蕩電偶極子動態(tài)振蕩過程兩電荷相遇,電力線閉合,產(chǎn)生渦旋電場并激發(fā)磁場.正 負(fù)

8、電荷反向相遇時新產(chǎn)生的渦旋電場繞向與t=T/4時的相反.變化的電場和變化的磁場相互激發(fā),相互感生,向外傳播.兩電荷相對靠近,電力線相對向外擴(kuò)展.過程瀏覽2 2）平面電磁波的性質(zhì)）平面電磁波的性質(zhì) uEHHEu的方向為的方向為的方向的方向1、電磁波是橫波、電磁波是橫波平面電磁波平面電磁波uEHxoEH 2 2 和和 振動的相位相同；振動的相位相同；4 4 沿給定方向傳播的電磁波，沿給定方向傳播的電磁波， 和和 分分別在各自的平面上振動（偏振性）；別在各自的平面上振動（偏振性）；EHHE 3. 3. 和和 的量值關(guān)系：的量值關(guān)系： EH5. 5. 電磁波的傳播速度取決于媒質(zhì)的性質(zhì)：電磁波的傳播速度取決于媒質(zhì)的性質(zhì)