ch电磁波理论要点实用

会计学1ch电磁波理论要点实用ch14§14-1

位移电流一、已有的电磁场的基本规律二、位移电流1.问题的提出S2S1I0sl非稳恒情况RI0lI0稳恒情况S1S2第1页/共26页ch142.问题的解决—提出假设S2S1I0sl位移电流全电流q0电流的连续性方程高斯定理全电流在任何情况下是连续的实质：变化的电场E第2页/共26页ch14三、安培环路定理的普遍形式变化的磁场产生电场感生电场变化的电场激发磁场位移电流麦克斯韦的贡献第3页/共26页ch14[例题14.1]平行板电容器由半径为5.0cm的两块圆导体片构成，极板间电场强度的时间变化率为dE/dt=2.01013V/(ms).设充电后电荷在极板上均匀分布，试求：(1)两极板间的位移电流Id；(2)两极板间磁感应强度的分布和极板边缘处的磁感应强度。本章习题：14-1，2EB第4页/共26页§14-2

麦克斯韦方程组和边界条件ch14麦克斯韦方程组描述介质性质的方程第5页/共26页ch14§14-3

电磁波一、自由空间中的电磁波真空中电磁场的波动方程（没有自由电荷和传导电流）可见，麦克斯韦方程组预言了电磁波的存在第6页/共26页感应圈赫兹振子ch14二、电磁波的辐射1.赫兹实验

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。赫兹（1857-1894）第7页/共26页ch142.偶极振子

LC共振电路可以作振源条件：开放性电路高频振荡能量供给

偶极振子3.偶极振子发射的电磁波第8页/共26页ch14三、平面电磁波1.沿x方向传播的电磁波BEp第9页/共26页ch14所以Ex=0即无x轴分量解为E与x轴垂直又因为磁场与电场振动方向和传播方向垂直第10页/共26页ch14波速（相速）r02.沿任意方向传播的平面电磁波第11页/共26页ch143.自由空间中平面电磁波的主要性质①平面电磁波是横波TEM②EB，E

B是传播矢量的方向③E、B同相位，振幅比等于波速④电磁波的传播速度第12页/共26页ch14四、电磁波谱(ElectromagneticSpectrum)第13页/共26页ch14太赫兹(THz)频段是指频率从十分之几到十几太赫兹,介于毫米波与红外光之间相当宽范围的电磁辐射区域。在微电子学、光电子学、通信、天文学、化学、生物学、医学、农学等及由此带动的交叉研究,如安全检测,特别是对炸药、毒品等相关材料的检测研究中有广泛应用。第14页/共26页ch14§14-4

电磁场的能量和动量一、电磁场的能量描述1.电磁能密度真空中，第15页/共26页ch142.电磁能流密度SDcctDAw3.电磁能流密度矢量（坡印廷矢量）表示单位时间内流过与能量传输方向垂直的单位横截面积的电磁能量其方向代表能量的传输方向第16页/共26页ch14偶极振子的平均能流密度第17页/共26页ch14二、电磁场的动量辐射压强：电磁波被物体表面反射或吸收时产生的压强辐射压强电磁波动量密度根据狭义相对论，电磁波能量所以电磁波动量密度大小为第18页/共26页1899年列别捷夫首次测定了光压离100W灯泡1m小镜悬丝

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pr抽空光照力矩你相信电磁波有动量吗？太阳光压:10-6N/m2大气压:105N/m2ch14第19页/共26页彗星尾的形成彗星尾由尘埃组成。当彗星运行到太阳附近，尘埃颗粒受到太阳光的光压比引力大，被推向远离太阳的方向形成很长的彗星尾，被太阳照得很亮。光的波粒二相性电磁波—“波动性”能量和动量—“粒子性”—光子Compton散射验证了光子具有动量。ch14第20页/共26页ch141979年，首次观测激光减速原子的效应。朱棣文等曾利用钠原子喷泉方法，选择捕集到速度范围极窄的一群原子，其相应温度仅为24pK。LaserCoolingandTrapping磁光阱MOT第21页/共26页ch14三、电磁场是物质的一种形态能量和动量都是物质运动的量度，运动是物质的存在形式，运动和物质是不可分割的——电磁场是一种物质

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；带电粒子之间的电磁相互作用用交换光子的方式描述。经典电磁学适用的范围

经典电磁学适用于：光的粒子性和带电粒子的波动性都不显著的过程。第22页/共26页ch14第十四章小结掌握麦克斯韦的两个假说：有旋电场和