Ch11-4-lzj.ppt

电场的高斯定理电场的高斯定理磁场的高斯定理磁场的高斯定理电场的环路定理电场的环路定理 法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律全电流安培环路定理全电流安培环路定理麦克斯韦电磁场理论麦克斯韦电磁场理论11-4 电磁波电磁波（Electromagnetic waveElectromagnetic wave ）波动方程波动方程变化的电场变化的电场变化的磁场变化的磁场一一.麦克斯韦的理论预言麦克斯韦的理论预言 对沿对沿 方向传播的电磁场方向传播的电磁场(波波)有有电磁波谱电磁波谱0.1mm0.76m 0.4m10nm0.01nm无线电波红外线可见光可见光紫外线X射线 射线31012hz3951012hz7501012hz301015hz301018hz10km 1km 0.1km1m1mm超长波长波中波短波超短波 微波30103hz0.3106hz3106hz300106hz0.31012hz 亚毫米波10m30106hz能引起人的视觉的电磁波不同的频率使人感觉到不同颜色二二.电磁波的辐射和传播电磁波的辐射和传播 凡做加速运动的电荷都是电磁波的波源凡做加速运动的电荷都是电磁波的波源例如：天线中的振荡电流例如：天线中的振荡电流分子或原子中电荷的振动分子或原子中电荷的振动变化的电场变化的电场变化的磁场变化的磁场变化的电场变化的电场变化的电场和变化的磁场由近及远的传播出去，就形成了电变化的电场和变化的磁场由近及远的传播出去，就形成了电磁波磁波赫兹设计的电磁波发生和接收装置赫兹设计的电磁波发生和接收装置赫兹设计的电磁波发生和接收装置赫兹设计的电磁波发生和接收装置金属放电杆金属放电杆金属放电杆金属放电杆KV KV 感应线圈感应线圈感应线圈感应线圈检测装置（振荡电路）检测装置（振荡电路）检测装置（振荡电路）检测装置（振荡电路）f f f f固有固有固有固有=f=f=f=f电磁波电磁波电磁波电磁波谐振谐振谐振谐振18881888年，赫兹（年，赫兹（H.R.HertzH.R.Hertz）应用了一种类似振荡电偶极子的所谓赫兹）应用了一种类似振荡电偶极子的所谓赫兹振子仪器，实现了电磁波的发射和接收。实验装置简图。将两个铜棒沿振子仪器，实现了电磁波的发射和接收。实验装置简图。将两个铜棒沿同一方向架设，其相邻两端留有小的空隙（约同一方向架设，其相邻两端留有小的空隙（约0.1mm0.1mm），两铜棒分别用），两铜棒分别用导线连接到高压感应线圈的两电极上，感应线圈上的周期性电压加到两导线连接到高压感应线圈的两电极上，感应线圈上的周期性电压加到两棒间的空气隙上，当电压升高到空气被击穿时，电流就往复地通过空气棒间的空气隙上，当电压升高到空气被击穿时，电流就往复地通过空气隙而发生火花，这是就相当于一个振荡电偶极子。由于电路的电容和自隙而发生火花，这是就相当于一个振荡电偶极子。由于电路的电容和自感极小，使得振荡频率高达感极小，使得振荡频率高达10101818HzHz，所以能强烈地发射出电磁波。因为，所以能强烈地发射出电磁波。因为有火花产生和辐射能损失，所以电流是减幅的，传出的电磁波的波幅也有火花产生和辐射能损失，所以电流是减幅的，传出的电磁波的波幅也是衰减的。但一旦振荡电流停止，感应圈又会两棒加上电压，再一次击是衰减的。但一旦振荡电流停止，感应圈又会两棒加上电压，再一次击穿空气隙而发生振荡。所以，发射出的电磁波是间隙性的一个个减幅波穿空气隙而发生振荡。所以，发射出的电磁波是间隙性的一个个减幅波列。由赫兹振子发射出的电磁波还可用另一个不接感应线圈电源的相同列。由赫兹振子发射出的电磁波还可用另一个不接感应线圈电源的相同结构的赫兹振子来接收。把接收振子放在距发射振子一定距离处，适当结构的赫兹振子来接收。把接收振子放在距发射振子一定距离处，适当调节接收振子的位置和取向，可以使它发生共振调节接收振子的位置和取向，可以使它发生共振,在气隙间产生放电火在气隙间产生放电火花花,就证实了振荡偶极子能够发射电磁波就证实了振荡偶极子能够发射电磁波.三三.平面电磁波的性质平面电磁波的性质(plane electromagnetic wave)（真空或绝缘介质）（真空或绝缘介质）3.和和 互相垂直互相垂直 同相位同相位 同速度同速度 1.电磁波是电磁波是横波横波4.任一时刻任一点，量值上任一时刻任一点，量值上 和和 随介质变化随介质变化2.电磁波具有偏振性电磁波具有偏振性1.能量密度能量密度 6.电磁波具有波的共性电磁波具有波的共性 在介质分界面处有反射和折射在介质分界面处有反射和折射折射率折射率非非铁磁性介质铁磁性介质四四.电磁波的能量电磁波的能量(electromagnetic enegy)真空中真空中5.波速波速2.能流密度矢量能流密度矢量 坡印庭坡印庭（Poynting）矢量矢量dA波的强度波的强度 I随时间周期变化随时间周期变化3.电磁波的动量密度电磁波的动量密度 能量密度：能量密度：动量密度：动量密度：