大學物理第五版平面電磁波

復習:

1.駐波方程駐波振幅隨x

而異,與時間無關。(的奇數倍)(的偶數倍)2.波腹,波節(jié)位置:

波腹位置:

波節(jié)位置:

1相鄰波腹（節(jié)）間距

相鄰波腹和波節(jié)間距3.半波損失（相位躍變）當波由波疏介質入射波密介質

而在波密媒質界面上反射時，反射波在反射點產生

的相位躍變，相當于出現了(消失了）半個波長的波程差，稱半波損失。24.多普勒效應

因波源或觀察者相對于介質的運動，而使觀察者接收到的波的頻率有所變化的現象稱為多普勒效應。一、波源不動,觀察者相對介質以

運動（1）觀察者向著波源運動時結論：接收到的頻率較波源頻率升高。3（2）觀察者遠離波源運動結論：接收到的頻率降低。二觀察者不動,波源相對于介質以運動（1）波源向著觀察者運動時結論：接收到的頻率較波源頻率升高。4A（2）波源遠離觀察者運動結論：接收到的頻率降低。5三波源與觀察者同時相對介質運動觀察者向波源運動取“+”遠離取“-”波源向觀察者運動“-”遠離“+”END6一電磁波的產生與傳播

§10-7平面電磁波

變化的電場和變化的磁場互相依存、又互相激發(fā),并以有限的速度在空間傳播，就是電磁波。

LC振蕩電路原則上可作發(fā)射電磁波的波源。

電荷和電流隨時間作周期性變化的現象，稱為電磁振蕩。固有振蕩頻率為EEEEHHHHLC7

發(fā)射電磁波須具備兩個條件:

一是振蕩頻率要高，二是電路要開放。以偶極振子為天線可有效地在空間激發(fā)電磁波。

提高頻率，須減小線圈自感L和電容C；開放振蕩電路，不讓電（磁）場和電（磁）能集中在電容器和線圈之中，而要分散到空間去。

改造LC振蕩電路使之演變?yōu)橐桓睂Ь€，電流往返振蕩，兩端出現正負交替變化的等量異號電荷，此電路就稱為振蕩偶極子，或偶極振子(dipoleoscillator)。8

磁感應線是以偶極振子為軸、疏密相間的同心圓，并與電場線互相套連。

離振子的距離r遠大于電磁波波長

的波場區(qū)，波面趨于球面，電磁場分布比較簡單。一條閉合電場線的形成過程:9二、偶極振子發(fā)射的電磁波

距振子中心小于波長的近心區(qū)，電磁場分布比較復雜，可從一條電場線由出現到形成閉合圈并向外擴展的過程中看出。

10不同時刻振蕩電偶極子附近的電場線+++++++-振蕩電偶極子附近的電磁場線

振蕩電偶極子不僅產生電場，而且產生磁場。振蕩電偶極子周圍的電磁場線如上圖所示：11

以振子中心為球心、軸線為極軸作球面，作為電磁波的波面。面上任一點A處，場強矢量處于過點A的子午面內，磁場強度矢量

處于過點A并平行于赤道平面的平面內，兩者互相垂直，并且都垂直于點A的位置矢量

，即垂直于波的傳播方向。

采用極坐標表示電場和磁場：12可寫作：分別對x及t求二階偏導：

從兩式可以看到，E和H有相同的頻率，且兩者是同相位的。13*三、赫茲實驗(Hertzianexperiment)赫茲利用電容器充電后通過火花隙放電會產生振蕩的原理，做成了如圖所示的振蕩器。赫茲實驗在人類歷史上首次發(fā)射和接收了電磁波，且通過多次實驗證明了電磁波與光波一樣能夠發(fā)生反射、折射、干涉、衍射和偏振，驗證了麥克斯韋的預言，揭示了光的電磁本質，從而將光學與電磁學統一起來。

TDCP:KQ14

赫茲利用電容器充電后通過火花隙放電會產生振蕩的原理，做成了如圖所示的振蕩器。15四.平面電磁波的特性1.橫波4.

E和H量值成比例

2.偏振性

3.E和H同相位5.電磁波的傳播速度為

通常

和

與電磁波的頻率有關，在介質中不同頻率的電磁波具有不同的傳播速度，此即電磁波在介質中的色散現象。16(1)電磁波是橫波,;(2)和同相位

(3)

和數值成比例

(4)電磁波傳播速度,真空中波速等于光速

熟記:練習:17例題：在真空中沿著z軸負方向傳播的平面電磁波，O點處電場強度為：寫出O點處磁場強度。解：根據平面電磁波的性質由已知根據在真空中：有方向沿y軸負向。18五.電磁波的能量輻射能以電磁波的形式傳播出去的能量.

電磁波的能流密度

電磁場能量密度

電磁波的能流密度(坡印廷)矢量

又19平面電磁波能流密度平均值

振蕩偶極子的平均輻射功率另外20760nm400nm

可見光

電磁波譜紅外線

紫外線

射線X射線長波無線電波頻率波長短波無線電波四電磁波譜21名稱長波中波中短波短波米波微波分米波厘米波毫米波波長30000～3000m3000～200m200～50m50～10m10～1m100～10cm10～1cm1～0.1cm頻率10～100kHz100～1500kHz1.5～6MHz6～30MHz30～300MHz300～3000MHz3000～30000MHz30000～300000MHz主要用途越洋長距離通信和導航無線電廣播電報通信無線電廣播和電報通信調頻無線電廣播、電視廣播和無線電導航電視、雷達、無線電導航等無線電波的波長范圍和用途：⑴

無線電波22⑵紅外線：0.6mm～760nm熱效應；不易被大氣和濃霧吸收。⑶可見光：

760nm～400nm能使人眼產生光的感覺。

⑷紫外線：

400nm～5nm

有明顯的化學效應和熒光效應，也有較強的殺菌本領。

⑸

x射線：5