吉林师范大学物理学院 电磁学多媒体课件 肖利╲t吉林师范大学物理学...

1、 吉林师范大学物理学院吉林师范大学物理学院 电磁学多媒体课件电磁学多媒体课件 肖肖 利利5.8电磁波的产生电磁波的产生 辐射辐射1.辐射电磁波的条件辐射电磁波的条件定性上看：定性上看：电磁波电磁波变化的电磁场变化的电磁场运动的电荷运动的电荷加速运动的电荷加速运动的电荷简谐简谐碰撞碰撞圆周圆周辐射源辐射源电磁辐射电磁辐射半定量上看：半定量上看： 对于球面电磁波，当辐射源周围是真空时，通过任一半径为对于球面电磁波，当辐射源周围是真空时，通过任一半径为r的球的球面被电磁波带走的能量应与球面的半径面被电磁波带走的能量应与球面的半径r无关。无关。球面的面积球面的面积2ra 能流密度能流密度电矢量电矢量r

2、E1磁矢量磁矢量rB121rS 吉林师范大学物理学院吉林师范大学物理学院 电磁学多媒体课件电磁学多媒体课件 肖肖 利利2.加速运动电荷的辐射加速运动电荷的辐射1）点电荷的三种运动状态）点电荷的三种运动状态0t:t:点电荷点电荷q以加速度以加速度a作加速运动，当作加速运动，当t=t时刻。该点电荷的速度时刻。该点电荷的速度u=a t,由于由于t非常非常 短可以认为位于原点短可以认为位于原点O。点电荷静止于点电荷静止于O处的静电场：处的静电场：O)(tcr匀速点电荷位于匀速点电荷位于O处的静电场：处的静电场：Octr 2）t =t+ 时刻空间的电场分布。时刻空间的电场分布。t=t+ ：点电荷：点电荷

3、q以速度以速度u作匀速运动，并到达作匀速运动，并到达O，O与与O间的距间的距离等于离等于u 。 t0：点电荷：点电荷q静止在坐标原点静止在坐标原点O 吉林师范大学物理学院吉林师范大学物理学院 电磁学多媒体课件电磁学多媒体课件 肖肖 利利点电荷加速运动过程中产生的电场：点电荷加速运动过程中产生的电场：OOEErEOOz0PsinsinsinactatcutcEEtgr2041rqEcrr当当 较小，观察点远离较小，观察点远离辐射源成立辐射源成立)()(tatarccrtqatrE204sin)(),(EcB1rBrE11uerccrtqatrE4sin)(),(20rcqacaEEr20sin4

4、1sinEectrBr1),( 吉林师范大学物理学院吉林师范大学物理学院 电磁学多媒体课件电磁学多媒体课件 肖肖 利利3.辐射场的能流辐射场的能流BEtrS01),(2sinS20无能流无能流能流密度最大能流密度最大能流密度的角分布能流密度的角分布辐射场的能流具有方向性辐射场的能流具有方向性230222216sinrcaqrcqacrcqa202004sin14sin1 吉林师范大学物理学院吉林师范大学物理学院 电磁学多媒体课件电磁学多媒体课件 肖肖 利利02sin2)(drStP4.振动偶极子的辐射振动偶极子的辐射1）振动偶极子的辐射场）振动偶极子的辐射场静止静止 匀速匀速 静止静止 加速加

5、速减速减速静止静止 匀速匀速 静止静止 减速减速加速加速电荷作简谐振动。空间将交替出现电电荷作简谐振动。空间将交替出现电场线在不同方向的扭折区域，这些区场线在不同方向的扭折区域，这些区域由近及远传播，从而形成简谐波。域由近及远传播，从而形成简谐波。 设一电偶极子，负电荷位于坐标原点，到正电荷的距离为设一电偶极子，负电荷位于坐标原点，到正电荷的距离为txxsin0则偶极子的偶极矩极短为则偶极子的偶极矩极短为tqxqxPsin0振动偶极子振动偶极子偶极子的振动加速度为偶极子的振动加速度为txxasin02 033022sin8dcaq30226)(ccrtaq拉莫尔公式拉莫尔公式 吉林师范大学物理

6、学院吉林师范大学物理学院 电磁学多媒体课件电磁学多媒体课件 肖肖 利利振动偶极子的幅射场为：振动偶极子的幅射场为：e trcxqtrEsin4sin),(2002简谐波简谐波trcxqtrS2230222042sin16sin),(rBEe trcxqtrBsin4sin),(3002 吉林师范大学物理学院吉林师范大学物理学院 电磁学多媒体课件电磁学多媒体课件 肖肖 利利2）振动偶极子电场分布）振动偶极子电场分布振动偶极子附近电场线：振动偶极子附近电场线：08T4T83T2T85T43T87TT振动偶极子远处电场线：振动偶极子远处电场线： 吉林师范大学物理学院吉林师范大学物理学院 电磁学多媒体

7、课件电磁学多媒体课件 肖肖 利利3）LC电路演变成振动偶极子的过程电路演变成振动偶极子的过程 作为电磁波的振源，必须满足以下条件：作为电磁波的振源，必须满足以下条件： 能产生电磁振荡能产生电磁振荡 LCLC电路的的充放电过程中存在变化电磁场电路的的充放电过程中存在变化电磁场 能将电磁波发空间中去能将电磁波发空间中去 LC电路变成开放电路电路变成开放电路 能有效地发射能量能有效地发射能量减小减小LC之值增大振荡频率之值增大振荡频率5.例题例题例例5.8-1 在范得拉夫加速器中，一个质子穿过在范得拉夫加速器中，一个质子穿过700kV的势差被均匀加速，直的势差被均匀加速，直线加速区的长度为线加速区的

8、长度为3m，求质子在加速过程中辐射的总能量，并与质子获，求质子在加速过程中辐射的总能量，并与质子获 得的动能作比较。得的动能作比较。解：解：30226)(caqtP 吉林师范大学物理学院吉林师范大学物理学院 电磁学多媒体课件电磁学多媒体课件 肖肖 利利30226)(ctaqttPWrasat22scqWr303212221mWKsmcqWWKr3026 吉林师范大学物理学院吉林师范大学物理学院 电磁学多媒体课件电磁学多媒体课件 肖肖 利利201031. 1KrWWmadxdmdxdWdxmdk ）（221223026)(dxdWmcqtPk2130226mqUsmcqWWKrqUmWk221s

9、mcqWWKr302630226)(caqtP 吉林师范大学物理学院吉林师范大学物理学院 电磁学多媒体课件电磁学多媒体课件 肖肖 利利例例5.8-2 一回旋加速器的一回旋加速器的D形扁盒的半径为形扁盒的半径为0.92m，加于两扁盒隙缝间的，加于两扁盒隙缝间的加速电压的频率为加速电压的频率为 ，电压的峰值为，电压的峰值为20kV，试比较一质子在，试比较一质子在回转一周过程中辐射损耗的能量和获得的动能。回转一周过程中辐射损耗的能量和获得的动能。 Hz7105 . 1mkqUW2RfRan22243024233022222386)4()(cRfqcRfqtP302323381)(cRfqftPWr15max30333104034UcRqfWWkr解：解：30226)(caqtP 吉林师范大学物理学院吉林师范大学物理学院 电磁学多媒体课件电磁学多媒体课件 肖肖 利利思考题：思考题：P283 5.26 5.28作业题：作业题：P293 5-52 5-54 5.9几种辐射的介绍几种辐射的介绍1.轫致辐射轫致辐射带电位子之间的碰撞所产生的辐射带电位子之间的碰撞所