第21章麥克斯韋方程組和電磁輻射 清華大學版大學物理_第1頁
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第21章麥克斯韋方程組和電磁輻射主要內(nèi)容麥克斯韋方程組加速電荷的電場加速電荷的磁場電磁波的能量

同步輻射電磁波的動量A-B效應MaxwellequationsandElectromagneticradiation121.1麥克斯韋方程組電磁學的基本規(guī)律是真空中的電磁場規(guī)律ⅠⅡⅢⅣ2以上四個方程稱為麥克斯韋方程組的積分形式,麥克斯韋方程組能完全描述電磁場的動力學過程方程Ⅰ是電場的高斯定律,它說明電場強度和電荷的聯(lián)系.方程Ⅱ是磁通連續(xù)定理,它說明在自然界中沒有磁單極子存在.方程Ⅲ是法拉第電磁感應定律,它說明變化的磁場和電場的聯(lián)系.方程Ⅳ是一般形式下的安培環(huán)路定理,它說明磁場和電流以及變化的電場的聯(lián)系.3這一公式實際上是電場和磁場的定義洛侖茲力公式421.4電磁波的能量1.真空中電磁波單位體積的能量由得2.坡印亭矢量電磁波的能流密度5電磁波的能流密度矢量電磁波的能流密度矢量的方向就是電磁波傳播的方向。電磁波的能流密度的平均值就是波強由有6對于作加速運動的電荷3.作加速運動的電荷的總功率通過圓形條帶的能流7對整個球面積分,可得q隨時間變化的關(guān)系為它隨時間的變化關(guān)系為4.振蕩電偶極子的輻射功率8時間平均值:按上圖積分可得電荷的平均輻射總功率其的輻射功率振蕩電偶極子9例21.1有一頻率為Hz的脈沖強激光束,它攜帶總能量,持續(xù)時間是.此激光束的圓形截面半徑為,求在這一激光束中的電場振幅和磁場振幅.解:此激光束的平均能流密度為1011例21.2如圖表示一個正在充電的平行板電容器,電容器板為圓形,半徑為R,板間距離為b.忽略邊緣效應,證明:(1)兩板間電場的邊緣處的坡印亭矢量的方向指向電容器內(nèi)部;(2)單位時間內(nèi)按坡印亭矢量計算,進入電容器內(nèi)部的總能量等于電容器中的靜電能的增加率.12解:(1)如圖,充電時,電場的方向向下,對磁場有因無電流則得13即磁力線的方向和環(huán)路L的正方向一致.坡印亭矢量的方向指向電容器內(nèi)部!(2)坡印亭矢量的大小單位時間內(nèi)進入電容器內(nèi)部的總能量14括號內(nèi)即為板間的總靜電能。因此,單位時間內(nèi)進入電容器內(nèi)部的總能量,的確等于電容器中的靜電能增加率.1521.5同步輻射1.同步輻射在電子回旋加速器中,電子作高速的圓周運動.由于它有向心加速度,就同時不斷向外輻射電磁波.由這種方

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