§10-5电磁振荡电磁波资料

1、第三节一、一、LC振荡电路振荡电路LC K先使电源给电容器充电，再先使电源给电容器充电，再接通接通LC回路。回路。电容器极板的电量电容器极板的电量q、回路、回路中的电流中的电流i做简谐振动。做简谐振动。RLC组成的电路中，若不考虑电阻，称为组成的电路中，若不考虑电阻，称为LC电路。电路。 LC振荡电路与谐振子（弹簧振子）比较振荡电路与谐振子（弹簧振子）比较势能势能电能电能动能动能磁能磁能位移位移电量电量速度速度电流电流)cos(0tQq)2cos(0tIiL0Q+0QCEAL0Q+0QCECLCBBLCBDxvxxxv)cos(0tQq振荡过程中，电量和电流的变化规律为振荡过程中，电量和电流的

2、变化规律为LCT2振荡的周期和频率为振荡的周期和频率为LC21 iq2)(tO20Q0I)2cos(0tIi二、二、 电磁波的产生与传播电磁波的产生与传播产生电磁波的产生电磁波的两个必要条件两个必要条件是：是： 电路谐振频率足够的高；电路谐振频率足够的高； 同时电路充分开放同时电路充分开放 LC+ +- -LC振荡电路振荡电路+ +- -缩小极板，缩小极板，开放电磁场开放电磁场+ +- -进一步进一步变化变化+ +- -形成振荡形成振荡偶极子偶极子振荡电偶极子可以作为发射电磁波的天线振荡电偶极子可以作为发射电磁波的天线. 赫兹赫兹首次通过实验（首次通过实验（18881888）实现了电磁振荡）实

3、现了电磁振荡的发射和接受，的发射和接受，证实证实了电磁波的存在了电磁波的存在。距麦克斯距麦克斯韦理论预言（韦理论预言（18641864年）有二十多年。年）有二十多年。感应圈激发振子放电感应圈激发振子放电谐振器间隙有火花谐振器间隙有火花感应圈以感应圈以10-10010-100周周/ /秒的频率一次一次使火花间秒的频率一次一次使火花间隙充电，一次次地向外发射电磁波。隙充电，一次次地向外发射电磁波。谐振器的固有频率谐振器的固有频率= =振子的固有频率振子的固有频率振荡电偶极子t=00tT/4t=T/4T/4tT/2t=T/2t=3T/4过程浏览振荡电偶极子附近的电磁场线振荡电偶极子附近的电磁场线EH

4、Ecccc+-BH电场线与磁场线构成相互垂直的同心圆电场线与磁场线构成相互垂直的同心圆.电偶极子发射的电磁波中电偶极子发射的电磁波中 的方向的方向HE, 在离开电偶极子很远处，电场强度的波面和磁场在离开电偶极子很远处，电场强度的波面和磁场强度的波面趋于平面，成了平面电磁波。强度的波面趋于平面，成了平面电磁波。0p极轴极轴传播方向传播方向rEH四、平面电磁波的性质四、平面电磁波的性质uEHxo)(cos0uxtEE)(cos0uxtHH平面电磁波的波函数平面电磁波的波函数1. 电磁波的波速电磁波的波速 rru001介质中介质中001 c真空中真空中2.电磁波是横波电磁波是横波,E Hu uEHu

5、EHxou3. 3. 偏振性偏振性 , /EHuEH4. 的关系的关系,E H EH方向正交方向正交0000EHrr大小成比例大小成比例HE同相位同相位uEHxo五、电磁波的能量五、电磁波的能量设在电磁场在空间传播设在电磁场在空间传播2021Ewre电场能量体密度电场能量体密度 磁场能量体密度磁场能量体密度 2021Hwrm)(212020HEwrr电磁场能量体密度电磁场能量体密度 dV体积内电磁能量体积内电磁能量 )(udtwdAwdAdl wudAdtwdAudtS能流密度能流密度内的能量在内的能量在dtdt时间全部通过时间全部通过dAdA面面)(udtdAdV udAudtdl urrr

6、rHES0020201)(21HErr00EHHEEHS)(21考虑方向考虑方向HESSEHudAudtdl uwuS )(212020HEwrrrru001为能流密度矢量，也叫为能流密度矢量，也叫玻印亭矢量玻印亭矢量.S 的方向为电磁场能量的传播方向，的方向为电磁场能量的传播方向，与与 、 都垂直，成都垂直，成右手螺旋右手螺旋关系。关系。 SSEH六、电磁波波谱六、电磁波波谱 不同的频段有不同对应于不同的应用及不同的不同的频段有不同对应于不同的应用及不同的技术领域技术领域。 把电磁波按照波长或频率的顺序进行排列所形成的把电磁波按照波长或频率的顺序进行排列所形成的谱线图谱线图。长波长波由于波长

7、较长，绕射能力很强；（长距离通讯，导航）由于波长较长，绕射能力很强；（长距离通讯，导航）中波中波波长较长，绕射能力强；（无线电广播）波长较长，绕射能力强；（无线电广播）短波短波绕射能力较小，靠电离层向地面反射来传播，能传的较远；绕射能力较小，靠电离层向地面反射来传播，能传的较远； （电报、通讯，广播）（电报、通讯，广播）超短波超短波直线传播，易反射，远距离需要中间站（广播电视导航）直线传播，易反射，远距离需要中间站（广播电视导航）微波：微波：直线传播，需要中间站；（通讯，雷达，加热等）直线传播，需要中间站；（通讯，雷达，加热等）电磁波谱无线电波无线电波cm1 . 0m1034760nmnm10

8、65nm400nm760可见光可见光红外线红外线5nmnm4000.04nmnm5nm04.0紫外光紫外光x 射线射线 射线射线400500600700650550450750紫紫外外光光红红外外光光紫光蓝光青光绿光黄光橙光红光各色可见光的波长范围各色可见光的波长范围紫光：紫光：390 nm390 nm430 nm 430 nm 蓝光：蓝光：430 nm430 nm450 nm 450 nm 青光：青光：450 nm450 nm500 nm 500 nm 绿光：绿光：500 nm500 nm570 nm570 nm黄光：黄光：570 nm570 nm600 nm 600 nm 橙光：橙光：600