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1 电磁学 第三册 第11章麦克斯韦方程组和电磁辐射 2 目录 演示实验 电磁波的发射与接收 灯泡 3 11 1麦克斯韦方程组 麦克斯韦总结了库仑 安培和法拉第等人的电磁学研究成果 归纳出了电磁场的基本方程组 1862年麦克斯韦预言了电磁波的存在 论证了光是一种电磁波 1888年赫兹用实验证实电磁波的存在 麦克斯韦 4 一 真空中电磁学基本规律 5 电场的高斯定理 电荷总伴随有电场 任何电场都满足高斯定理 感应电场场线一定闭合 无头无尾 6 法拉第电磁感应定律 变化的磁场会激发 伴随有 感应电场 任何电场都满足法拉第电磁感应定律 7 磁通连续定理 磁场场线一定闭合 无头无尾 不存在单一的 磁荷 磁单极子 安培环路定理 磁场与电流及变化的电场的关系 8 二 介质中电磁学基本规律 9 10 11 洛仑兹力公式 11 2加速运动电荷辐射电磁波 电磁辐射总是和电荷的加速运动相联系 13 电荷运动的信息尚未传到球面外 内区 匀速运动点电荷电场v c 近似静电场 高斯定理 无电荷区域电力线连续 外区 静电场 14 过渡区以光速扩大 形成电磁波 辐射总功率 其中a为电荷的加速度 15 1886年29岁的赫兹发现 当电池通过一对线圈中的一个放电时 在另一个线圈里产生火花 1888年他总结出 电磁感应是以波动形式传播的 并第一次使用了 电磁波 一词 演示实验 电磁波的发射与接收 灯泡 赫兹 16 振荡偶极振子发射的电磁波 振荡电偶极矩 偶极子附近电场线的变化 17 18 功率大 准直性好 较宽连续频谱 X射线范围 高度偏振性 同步辐射光源 19 轫致辐射 decelerationridiation 11 3平面电磁波 例 振荡电偶极子的远场 近似的平面电磁波 21 22 2 在空间同一点 E和B相互垂直 同频率 同相位地变化 B的作用远小于E的作用 23 11 4电磁波的能量和动量 一 能量密度 24 25 例 电容充电过程的能量传输 26 思考 放电过程能流的方向 能量从侧面流入电容器 27 四 电磁波的动量密度 能量密度 动量密度 28 辐射压强 光压 垂直射到完全反射表面 29 1899年列别捷夫首次测定了光压 离100W灯泡1m 你相信电磁波有动量吗 30 10 3 10 6 10 9 10 12 10 15 10 22 10 3 10 0 10 6 10 9 10 13 10 5 10 2 HZ 1K HZ 1M HZ 1G HZ 1T 1km 1m 1cm 1 1nm A 0 1 m X射线 紫外线 可见光 红外线 微波 高频电视 调频广播 雷达 无线电射频 电力传输 射线 电磁波谱 频率 波长 32 量子场论 带电粒子用量子力学描述 光子 电磁量子 在空间的传播用麦克斯韦方程组描述 带电粒子
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