大學(xué)物理第五版平面電磁波

復(fù)習(xí):

1.駐波方程駐波振幅隨x

而異,與時間無關(guān)。(的奇數(shù)倍)(的偶數(shù)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(dāng)波由波疏介質(zhì)入射波密介質(zhì)

而在波密媒質(zhì)界面上反射時，反射波在反射點產(chǎn)生

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

因波源或觀察者相對于介質(zhì)的運(yùn)動，而使觀察者接收到的波的頻率有所變化的現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。一、波源不動,觀察者相對介質(zhì)以

運(yùn)動（1）觀察者向著波源運(yùn)動時結(jié)論：接收到的頻率較波源頻率升高。3（2）觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動結(jié)論：接收到的頻率降低。二觀察者不動,波源相對于介質(zhì)以運(yùn)動（1）波源向著觀察者運(yùn)動時結(jié)論：接收到的頻率較波源頻率升高。4A（2）波源遠(yuǎn)離觀察者運(yùn)動結(jié)論：接收到的頻率降低。5三波源與觀察者同時相對介質(zhì)運(yùn)動觀察者向波源運(yùn)動取“+”遠(yuǎn)離取“-”波源向觀察者運(yùn)動“-”遠(yuǎn)離“+”END6一電磁波的產(chǎn)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(xiàn)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?dǎo)線，電流往返振蕩，兩端出現(xiàn)正負(fù)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(yīng)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(yuǎn)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(fù)雜，可從一條電場線由出現(xiàn)到形成閉合圈并向外擴(kuò)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(chǎn)生電場，而且產(chǎn)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(qiáng)矢量處于過點A的子午面內(nèi)，磁場強(qiáng)度矢量

處于過點A并平行于赤道平面的平面內(nèi)，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(biāo)表示電場和磁場：12可寫作：分別對x及t求二階偏導(dǎo)：

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(chǎn)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(yù)言，揭示了光的電磁本質(zhì)，從而將光學(xué)與電磁學(xué)統(tǒng)一起來。

TDCP:KQ14

赫茲利用電容器充電后通過火花隙放電會產(chǎn)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(guān)，在介質(zhì)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(zhì)中的色散現(xiàn)象。16(1)電磁波是橫波,;(2)和同相位

(3)

和數(shù)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(xí):17例題：在真空中沿著z軸負(fù)方向傳播的平面電磁波，O點處電場強(qiáng)度為：寫出O點處磁場強(qiáng)度。解：根據(jù)平面電磁波的性質(zhì)由已知根據(jù)在真空中：有方向沿y軸負(fù)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(dǎo)航無線電廣播電報通信無線電廣播和電報通信調(diào)頻無線電廣播、電視廣播和無線電導(dǎo)航電視、雷達(dá)、無線電導(dǎo)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(yīng)；不易被大氣和濃霧吸收。⑶可見光：

760nm～400nm能使人眼產(chǎn)生光的感覺。

⑷紫外線：

400nm～5nm

有明顯的化學(xué)效應(yīng)和熒光效應(yīng)，也有較強(qiáng)的殺菌本領(lǐng)。

⑸

x射線：5