第17章电磁波

1、对于非稳恒电路，传对于非稳恒电路，传导电流不连续，稳恒导电流不连续，稳恒磁场的安培环路定理磁场的安培环路定理不成立。不成立。 I0RLS1S2tcDjH=SctlSdtDjIl dH 磁场强度沿某一闭合回路的环流，等于穿磁场强度沿某一闭合回路的环流，等于穿过以该回路为边界的任意曲面的全电流，称过以该回路为边界的任意曲面的全电流，称为为，简称，简称。全电流定律：全电流定律：麦克斯韦电磁场理论最卓越的贡献：预言了电磁波的存在麦克斯韦电磁场理论最卓越的贡献：预言了电磁波的存在由麦克斯韦方程组中，由麦克斯韦方程组中， 和和 两项的存在意味着：两项的存在意味着： t Bt D 只要存在只要存在变化的磁场

2、变化的磁场，就会激发，就会激发有旋电场有旋电场； 所激发的随时间变化的所激发的随时间变化的有旋电场有旋电场，又反过来激发，又反过来激发变化的有旋变化的有旋磁场磁场， 若在空间某处有一个若在空间某处有一个电磁振源电磁振源，在这里有交变的电流或电场，在这里有交变的电流或电场，它在自己周围激发交变的有旋磁场，后者又在自己周围激发有它在自己周围激发交变的有旋磁场，后者又在自己周围激发有旋电场旋电场交变的有旋电场和有旋磁场互相激发，闭合的电场交变的有旋电场和有旋磁场互相激发，闭合的电场线和磁场线就会像链条的环节一样一个个地套连下去，在空间线和磁场线就会像链条的环节一样一个个地套连下去，在空间传播开来，从

3、而形成传播开来，从而形成电磁波电磁波。HE000,0ej 在均匀无限大自由空间在均匀无限大自由空间 000BEBt 0EBEt 17.1 电磁波波动方程电磁波波动方程d0SDSd0SBSddlSBElSt ddlSDHlSt22002BBt 000BEBt 0EBEt 001c ()EBt 22002()EEEt 22002EEt *电磁波波速与光矢量电磁波波速与光矢量*真空中真空中001u 在介质中在介质中rrn 与物质作用的主要是与物质作用的主要是 矢矢量量在光波段在光波段 ，r1E通常被称为光矢量！通常被称为光矢量！E8m3 10s光速光速 c推测：光也是电磁波！推测：光也是电磁波！1u

4、 rrc cn 折射率折射率17.2 电磁波的性质电磁波的性质一一 、 性质性质EBoxyz22002BBt 22002EEt ,e),()(i0trkEtrE)(i0e),(trkBtrB性质：性质： 1. 横波性横波性2. 偏振性偏振性 ,E Hu 0cos()xEEtc0cos ()xHHtc, /EHuEH3. 同相位同相位, E H 001 HEBEc平面电磁波平面电磁波uEHxo二、二、 坡因廷矢量坡因廷矢量电磁波的能流密度：电磁波的能流密度：2211 22SwuwEHSEH21122HHE21122EEH1 uEH利用：利用：辐射能辐射能 ： 以电磁波的形式传播出去的能量。以电磁

5、波的形式传播出去的能量。/SuEHSEH电磁波强度：电磁波强度：20001122EE Hwu2ISESEH三、三、 辐射压强辐射压强质量密度：质量密度：动量密度：动量密度：22()wmEmcc222220()EwpEp cm ccc辐射压强：辐射压强：cFSFpc SpcwSS 赫兹用电磁振荡方法产生电磁波，并赫兹用电磁振荡方法产生电磁波，并证明证明电磁波的性质与光波相同电磁波的性质与光波相同之后，人们进一步：之后，人们进一步： 证明了证明了光是一种电磁波光是一种电磁波，c就是光在真空中就是光在真空中的传播速度；的传播速度； 发现了发现了X射线和射线和 射线等都是电磁波。射线等都是电磁波。 它

6、们它们本质本质上完全相同，只是频率或波长有上完全相同，只是频率或波长有很大的差别。很大的差别。 按其频率及波长顺序，把它们排列起来，按其频率及波长顺序，把它们排列起来，称为称为电磁波谱电磁波谱。 不同波长范围内的电磁波的产生方法与物不同波长范围内的电磁波的产生方法与物质之间的相互作用互不相同，而且质之间的相互作用互不相同，而且波长越长，波长越长，衍射现象越显著衍射现象越显著。 1)无线电波无线电波是从电磁振荡电路通过天线发射是从电磁振荡电路通过天线发射的，波长从几十千米到几毫米。的，波长从几十千米到几毫米。 长波和中波的波长较长，衍射较显著，能长波和中波的波长较长，衍射较显著，能越过高山、房屋

7、而传播；短波衍射能力较弱，越过高山、房屋而传播；短波衍射能力较弱，主要靠地球外电离层和地面间反射，故也能传主要靠地球外电离层和地面间反射，故也能传播很远；超短波、微波几乎只能直线传播，故播很远；超短波、微波几乎只能直线传播，故需设中继站，使传到较远地方。需设中继站，使传到较远地方。 2) 红外线红外线(700 m0.76 m)、 可见光可见光(0.76 m0.40 m)、 紫外线紫外线(0.40 m5nm)是炽热物体、气体是炽热物体、气体放电及其它光源由于分子和原子外层电子能放电及其它光源由于分子和原子外层电子能级跃迁所发射的电磁波，统称为级跃迁所发射的电磁波，统称为热辐射热辐射。 可见光包括

8、可见光包括红红、橙橙、黄黄、绿绿、青青、蓝蓝、紫紫，波长依次变短。，波长依次变短。 3) X射线射线是由高速电子射到金属上，原是由高速电子射到金属上，原子中的内层电子跃迁而产生的辐射。子中的内层电子跃迁而产生的辐射。 其穿透能力很强，工业上用于金属探伤、其穿透能力很强，工业上用于金属探伤、晶体结构分析，医疗上用于人体内部透视。晶体结构分析，医疗上用于人体内部透视。 4) 射线射线是来自宇宙射线和放射性同位素、是来自宇宙射线和放射性同位素、原子核内部状态发生变化时产生的电磁辐射，原子核内部状态发生变化时产生的电磁辐射，其穿透能力比其穿透能力比X射线更强。射线更强。17.3 振荡电偶极子的辐射振荡电偶极子的辐射一、电磁波的产生一、电磁波的产生 变化的电磁场在空间以一定的速度传播就形成变化的电磁场在空间以一定的速度传播就形成电磁波电磁波2 TLC12LC-+振荡电偶极子振荡电偶极子+-+C0Q0QL例例17-1 证明圆形平板电容器充电时每单位时间內从侧证明圆形平板电容器充电时每单位时间內从侧面输入的电磁能正好等于所储能量随时间的增加率。面输入的电磁能正好等于所储能量随时间的增加率。解：单位时间输入的