第13章电磁波精选文档.ppt

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1、第13章电磁波本讲稿第一页，共二十三页内内 容容 提提 要要1 电磁波的产生，传播及特性。电磁波的能流莫待上林花似锦，出门俱是看花人。名句赏析本讲稿第二页，共二十三页第一节 电 磁 振 荡 与机械振动比较一 无阻尼电磁振荡（与谐振动类比）CK电源C充电+-C充电+-放电据电磁学理论电容极板上的电量和电路中的电流也是周期变化。本讲稿第三页，共二十三页二 阻尼电磁振荡得极板上的电量本讲稿第四页，共二十三页 可见，谐振动不仅限于机械运动。因此，它是一种特殊的运动规律。在声波，电磁波，光学，原子，分子的研究方面有广泛的应用。三 受迫振动与共振达电流共振时本讲稿第五页，共二十三页第二节 电磁波的产生与传

2、播一 基本物理思想 据麦克斯韦的两条假设：变化的磁场周围产生涡旋电场，变化的电场周围产生磁场。电场和磁场的交替激发，使二场在时间，空间上传播，形成电磁波。变化的磁场产生电场变化的电场产生磁场本讲稿第六页，共二十三页科学家赫兹本讲稿第七页，共二十三页演示演示032振振荡荡电电偶偶极极子子电磁波传播开来结论：电场和磁场相互激发，形成电磁波。本讲稿第八页，共二十三页本讲稿第九页，共二十三页二 平面电磁波的波动方程 电磁波的形成和传播无论从实验或理论都是相当复杂的。本书仅就电磁波的核心内容作一定量的讨论。中心在平面波电磁波。略去相关理论，就和机械波比较而言：机械波的波动方程微分形式一维平面谐波方程本讲

3、稿第十页，共二十三页 由麦克斯威方程可得（略去推导过程，可参考相关的大学物理教科书）。电磁波的微分形式一维平面谐波方程注意：沿某一方向传播的谐波中含电场与磁场两个谐波。本讲稿第十一页，共二十三页三 特性及规律1 掌握上述的平面电磁波方程，注意二者同相变化的特点。平面谐波的波动方程2 掌握电磁波是横波，注意 三者方向的特点。三者互相垂直，构成右手螺旋法则。例题本讲稿第十二页，共二十三页演示演示026O平面电磁波的传播方向结论电磁波是横波三者方向构成右手螺旋在竖直面内振动的激发电场 在水平面内振动的激发磁场P本讲稿第十三页，共二十三页3 幅值间关系,瞬时值间关系（略去证明）4 波速真空中介质中5

4、光波是电磁波。从波动的观点看，光是电磁波。光波的速度与电磁波的速度相同。题本讲稿第十四页，共二十三页第三节 电磁波的能量 能流密度 电磁场是变化的电场，磁场在空间的传播，因而，也有能量传播。电磁波的能量密度为故电磁波的瞬时能量密度为本讲稿第十五页，共二十三页能流密度设电磁波沿一圆柱传播时间内通过断面的能流为瞬时能流密度为是时间和空间的函数。本讲稿第十六页，共二十三页 由于 和电磁波的传播方向三者互相垂直，并且构成一个右手螺旋系，而电磁能流的方向即波速的方向，故上式用矢量式表示。称为坡印廷矢量。方向关系称为电磁波的平均强度平均能流密度则本讲稿第十七页，共二十三页*振荡偶极子周围的电磁场。振荡偶极

5、子近区感应场远区辐射场辐射场的特点波的振幅随距离 和方位 而变化。在一定范围内视为振幅不变本讲稿第十八页，共二十三页辐射强度瞬时辐射功率平均辐射功率本讲稿第十九页，共二十三页电磁波谱可见光区红外线无线电波微波紫外线射线X射线波长减小，频率增大本讲稿第二十页，共二十三页第四节 电磁波的多普勒效应1 当电磁波源与观察者彼此趋近时2 当电磁波源与观察者彼此远离时 实验表明，电磁波也存在多普勒效应，设 为光源与观察者的相对速度。本讲稿第二十一页，共二十三页对面产生辐射压血流仪，防盗器，测速仪。应用1 运动目标的跟踪2 宇宙膨胀解释。3 原子，分子发光，谱线增宽原因之一。若全反射，单位面积所受的辐射压力 真空中电磁波的辐射强度（或瞬时能流密度）为则动量密度为 ，即单位面积所受的辐射压力。*辐射压能量密度。本讲稿第二十二页，共二十三页下一章返回登幽州台歌（唐）陈子昂前不见古人，后不见来者。念天地之悠悠，独沧然而涕下。山行远上寒山石径斜，白云生处有人家。停车作爱枫林晚，霜叶红于二月花。（唐）杜牧本讲稿第二十三页，共二十三页