電磁波波動方程

第

18章電磁波§18.1電磁波波動方程§18.2電磁波的性質(zhì)§18.4振蕩電偶極子的輻射赫茲實(shí)驗(yàn)第18章電磁波

麥克斯韋預(yù)示：變化磁場→電場，變化電場→磁場，電磁場變化交替進(jìn)行，向四周傳播，形成電磁波。

赫茲：實(shí)驗(yàn)證實(shí)積分形式微分形式§18.1電磁波波動方程在自由空間微分形式結(jié)合可以得到：和其中在自由空間電磁波的波動方程電、磁分量都具有波動特征——電磁波！1.當(dāng)電磁波沿x方向傳播時結(jié)合可以得到：和其中2.電場和磁場是平面行波微分方程的特解為平面簡諧波表達(dá)式：比較波動方程電磁波波速為：*電磁波波速與光矢量*真空中在介質(zhì)中——光速

c推測：光也是電磁波！—折射率與物質(zhì)作用的主要是矢量,通常被稱為光矢量！幾點(diǎn)注意

（1）振動不是媒質(zhì)體積元，是電場和磁場

（2）周期變化的不是質(zhì)點(diǎn)位移，是強(qiáng)度矢量

（3）伴隨電磁波傳播的有能量、動量和質(zhì)量的流動（引力波具有同樣的性質(zhì)）

（4）電磁波是自持波，在真空或媒質(zhì)中均可傳播（1）電磁波是橫波§18.2電磁波的性質(zhì)由于所以§18.2電磁波的性質(zhì)（1）電磁波是橫波由于所以xzy§18.2電磁波的性質(zhì)（2）同相§18.2電磁波的性質(zhì)可證：§18.2電磁波的性質(zhì)沿x軸負(fù)向傳播：電磁波譜長波中波短波超短波微波電磁波譜真空中波長主要產(chǎn)生方式無線電波由線路中電磁振蕩所激發(fā)的電磁輻射電磁波譜真空中波長主要產(chǎn)生方式由熾熱物體、氣體放電或其他光源激發(fā)分子或原子等微觀客體所產(chǎn)生的電磁輻射紅外線可見光紅橙黃綠青藍(lán)紫紫外線電磁波譜真空中波長主要產(chǎn)生方式用高速電子流轟擊原子中內(nèi)層電子而產(chǎn)生的電磁輻射X射線γ射線由放射性原子衰變時發(fā)出的電磁輻射或用高能粒子與原子核碰撞所產(chǎn)生電磁輻射（3）坡印廷矢量（輻射能流密度）輻射能流密度：單位時間通過垂直于傳播方向上單位面積的輻射能量。w——電磁場能量密度，u——電磁波波速由得電磁波強(qiáng)度為**坡因廷矢量舉例**電阻II可以證明：電阻消耗的能量是通過坡因廷矢量輸入的！輸入功率：+q-q電容器充、放電II電容器充電過程中，通過坡因廷矢量輸入能量！電容器放電過程中，通過坡因廷矢量輸出能量！可以證明：**坡因廷矢量舉例**[例18-2]如圖所示，同軸電纜內(nèi)外半徑分別為a

和b

，用來作為電源和電阻R的傳輸線，電纜本身的電阻忽略不計(jì)。(1)試求電纜中任一點(diǎn)(a<r<b)處的坡印廷矢量S；(2)試求通過電纜橫截面的能流，該結(jié)果說明什么物理圖象？解：（1）電場強(qiáng)度按定義：解：（1）電場強(qiáng)度按定義：磁場強(qiáng)度：END(2)通過電纜橫截面的能流

電源通過電纜以坡因廷矢量的形式傳輸能量到負(fù)載?；靖拍钊⑤椛鋲簭?qiáng)質(zhì)量密度：動量密度：輻射壓強(qiáng)：cF輻射壓強(qiáng)：END§18.3振蕩電偶極子的輻射赫茲實(shí)驗(yàn)一、電磁波的產(chǎn)生振蕩電偶極子波源無阻尼電磁振蕩的振蕩方程KABLC