2021-2022学年高二物理竞赛课件：电磁波.pptx

电电磁波磁波 变化着的电场和磁场相互激发、交替产生、由近变化着的电场和磁场相互激发、交替产生、由近及远地以有限的速度在空间中传播，就形成了电磁波。及远地以有限的速度在空间中传播，就形成了电磁波。在麦氏方程组中令：在麦氏方程组中令：=0，=0，只考虑，只考虑x方向的波动：方向的波动：离波源较远处为球面波，离波源极远处小范围内为平面波离波源较远处为球面波，离波源极远处小范围内为平面波电磁波电磁波：电磁场的传播电磁波：电磁场的传播一、平面简谐电磁波方程一、平面简谐电磁波方程一、麦克斯韦方程组的积分形式（一、麦克斯韦方程组的积分形式（1865）三个介质性质方程：三个介质性质方程：麦麦氏氏方方程程组组电荷总伴随电场电荷总伴随电场变化的磁场一定伴随电场变化的磁场一定伴随电场传导电流或变化的电场产生磁场传导电流或变化的电场产生磁场磁感线是无头无尾的磁感线是无头无尾的 麦克斯韦电磁场理论的局限性麦克斯韦电磁场理论的局限性（2 2）麦克斯韦电磁理论在）麦克斯韦电磁理论在微观领域微观领域里不完全适里不完全适用，它可以看作是量子电动力学在某些特殊条件用，它可以看作是量子电动力学在某些特殊条件下的近似规律。下的近似规律。（1 1）麦克斯韦方程可用于高速领域。）麦克斯韦方程可用于高速领域。解得解得二、平面电磁波的基本性质二、平面电磁波的基本性质(4)波速波速 为有限值为有限值,真空中真空中 （1）电磁波是横波，）电磁波是横波，两两相互垂直。两两相互垂直。（2）偏振性，）偏振性，分别在各自的平面方向上振动。分别在各自的平面方向上振动。（3），同相变化。且同相变化。且能量密度能量密度2、辐射强度：单位时间内通过垂直于传播方向单位、辐射强度：单位时间内通过垂直于传播方向单位面积上的辐射能，用面积上的辐射能，用 表示。表示。能流密度矢量能流密度矢量(坡印廷矢量坡印廷矢量)dAvdtK思考：能量怎样传入灯泡？思考：能量怎样传入灯泡？电容器充电时的电容器充电时的坡印廷矢量坡印廷矢量 例例.一长直螺线管。导线中通有电流一长直螺线管。导线中通有电流 i，且电流随，且电流随时间的变化率时间的变化率 ，螺线管单位长度的匝数为，螺线管单位长度的匝数为n，半，半径为径为R，管内磁导率为，管内磁导率为 。求：（求：（1）螺线管内与轴线）螺线管内与轴线相距为相距为 r 的的A点处的磁场强度点处的磁场强度 H；（；（2）A 点处的感生点处的感生电场强度电场强度 ；（；（3）A点处的坡印廷矢量点处的坡印廷矢量 S。A右视图右视图（1）向内向内向内向内（2）向右向右（3）向上向上S 的方向指向螺线管的轴线，的方向指向螺线管的轴线，螺线管内的电磁能量不向外辐射。螺线管内的电磁能量不向外辐射。四、辐射电磁波的方法四、辐射电磁波的方法ILC+q-q赫兹实验（赫兹实验（18881888年）年）赫兹赫兹(1857年年1894年年)振荡偶极子振荡偶极子：电流在直线形电路中往复振荡：电流在直线形电路中往复振荡,两两端出现正负交替的等量异号电荷。端出现正负交替的等量异号电荷。波波 长长频频 率率主主 要要 用用 途途名称名称长长 波波30 000m3 000m中中 波波3 000m200m中短波中短波200m50m短波短波 50m10m米波米波 10m1m 10100 kHz 100 1500 kHz 1.56 MHz 630 MHz 30 300 MHz微微 波波分分 米米 波波厘厘 米米 波波毫毫 米米 波波 1m10cm 10cm1cm 1cm0.1cm 300 3 000 MHz 3 000 300 000 MHz 30 000 3000 000 MHz长距离长距离通讯和通讯和导航导航无线电无线电广播广播电报通电报通讯、无讯、无线电广线电广播播无线无线电广电广播、播、电报电报通讯通讯调频无调频无线电广线电广播、电播、电视广播视广播无线电无线电导航导航电视、雷达、无线电导航及其他电视、雷达、无线电导航及其他专门用途专门用途表表171 各种无线电波的范围和用途各种无线电波的范围和用途 按频率或波长的顺序把各种电磁波排列起来，就按频率或波长的顺序把各种电磁波排列起来，就构成了电磁波谱。一定波源发出的电磁波的频率构成了电磁波谱。一定波源发出的电磁波的频率 不不变，但波速变，但波速 C，波长，波长 都与介质有关。都与介质有关。