管志强大物课件物理中16电磁波

1、电磁波+电磁波electromagnetic wave赫兹的实验接高压电源振荡火花诱发火花赫兹(1857-1894)麦克斯韦于1862年预言电磁波的存在.25年后,赫兹于1887年首次从实验中获得了电磁波.将感应线圈电极产发射:带有筒球和锌板的生的振荡高压,接至接收:弯成圆弧形的铜线两端接有铜球,调节铜球间的距离,能产生诱发火花,表明接收到电磁波.产生振荡火花,发射电磁波.导体棒,两铜球之间本章内容本章内容电磁波的波动方程电磁波的基本性质电磁波的能量电磁波谱电磁波的产生于传播电磁波的产生从LC振荡电路到振荡电偶极子一、电磁波的产生与传播振荡电路L CLC激励源激励源振荡电路LC半开放式激励源振

2、荡电路L C开放式激励源振荡电偶极子振荡电偶极子基本物理模型 振荡电偶极子偶极矩cos0pwtpp0w振幅角频率一对作周期性往复运动的正 负电荷所形成的电偶极子振荡偶极子辐射电磁波过程示意(步进分解):p+动态振荡过程t0+EE电偶极子的某一对电力线+HEE两电荷相遇,电力线闭合,产生涡旋电场并激发磁场.t4T+2TtHEHE振荡电偶极子完成正半周的振荡+HEHE34tTHEHE正 负电荷反向相遇时新产生的涡旋电场绕向与t=T/4时的相反.+2T4tTHEHE变化的电场和变化的磁场相互激发,相互感生,向外传播.+4t0T两电荷相对靠近,电力线相对向外扩展.EE+34tT2T振荡电偶极子进行负半

3、周的振荡HEHE过程浏览+EE+EEHEEHH+EEt=0t=T/4过程浏览EEHH+EEHH+HHEEEEHHt=T/2t=3T/4振子的电磁波场EH+极轴 在子午面(一系列包含极轴的平面)内.E在与赤道面平行的平面内.H振荡电偶极子发射的电磁波续5EHOEEHHO+rr+振荡电偶极子发射的电磁波 在子午面(一系列包含极轴的平面)内.E在与赤道面平行的平面内.H传播方向 沿的方向.rEH 与 相互垂直.EH波场中任一点的+极轴接收1超高頻发射机发射天线E该接收天线与E平行时,感生电动势.eilEdl的绝对值最大接收2超高頻发射机发射天线H该接收天线(平面线圈)的法线与H平行时,感应电动势ei

4、dFdt的绝对值最大电磁波动方程介质me,二、电磁波的波动方程EHrqu极轴P波速Pcos0wtpp0w振幅角频率E和H的波动方程cosprE.mp0w24.sinqw()turHemcospr.p0w24.sinqw()tur波动因子均与rw2成比例EHme实验和理论还证明,波速u1em方向性因子q02qp波幅为零波幅最大p,平面电磁波平面电磁波的波动方程OEH0电磁波的振幅ru介质em,E.cosw()turE0HH0cosw()turHE+远离偶极子处视为平面波波源电磁波基本性质性质小结三、电磁波的基本性质eEmH00且同频率、同相位且都E构成右旋直角坐标E、H、uHucosprE.mp

5、0w24.sinqw()turHemcospr.p0w24.sinqw()tur在真空中u1meuCuHE着重三点:电磁波的能量四、电磁波的能量电磁场中某点某时刻的电场和磁场总能量密度wwewm+21eE2+mH2)(电磁波特性emEHem1uemEHu1EH)(Jm3回忆相关概念电场能量密度we21eE2磁场能量密度wm21mH2单位时间垂直通过单位面积的电磁辐射能量能流密度.)(Jms2.1或Wm2()swuEHHs称坡印廷矢量sE矢量式sEH波的能流Pwu波的能流密度APAwu波的平均能流密度(波强)PwuIAuT10Twdt平面简谐波在一周期内能流密度的平均值平均能流密度(波强)m2suT10Tdts21EH0021E0电磁波谱波长:1041810610210101012101104102410m1041810610