大学物理第五版下册10-7平面电磁波

按照麦克斯韦电磁场理论，变化的电场在其周围空间要产生变化磁场，而变化的磁场又要产生新的变化电场。这样，变化电场和变化磁场之间相互依赖，相互激发，交替产生，并以一定速度由近及远地在空间传播出去。一电磁波的产生与传播

变化的电磁场在空间以一定的速度传播就形成电磁波.

要产生电磁波，必须有把电磁波的能量辐射到空间里的波源。理论表明，电磁波辐射的能量与其频率的四次方成正比→提高振荡电路的固有频率；减小L,C的值，提高振荡电路的固有频率。

LC振荡电路的电场能量与磁场能量局限于电容器和线圈内→改变振荡电路的形状，将电磁场的能量辐射到空间里。+-+振荡电偶极子+-

减小电容器的电容：①减小极板面积→缩小为两个点；②拉开极板的间距→拉开至无限远。

减小线圈的电感：减少线圈的匝数→直至成一根直导线。

振荡电路的电场能量和磁场能量储存在周围的空间里，电磁场的能量就可以辐射到空间里。在直线形的电路上引起电磁振荡，直线形电路两端出现交替变化的等量异号的电荷→形成振荡电偶极子，作为发射电磁波的天线向周围空间发射电磁波。振荡电偶极子发射电磁波的过程，可以简化成电偶极子相对于公共中心作简谐振动的过程。基本物理模型振荡电偶极子+一对作周期性往复运动的正负电荷所形成的电偶极子偶极矩cos0pwtpp0w振幅角频率振荡偶极子辐射电磁波过程示意(步进分解):+p~产生与传播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不同时刻振荡电偶极子附近的电场线+++++++-振荡电偶极子附近的电磁场线振子的近场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上EHOEEHHO+~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+~+~极轴电磁波接收超高頻发射天线接收天线E该接收天线与E平行时,.eilEdl的绝对值最大续上续7超高頻发射天线H接收天线该接收天线(平面线圈)的eidFdt的绝对值最大极轴传播方向极坐标系中，空间任一点处的电场强度的大小为：空间任一点处的磁场强度的大小为：电磁波的传播速度与介质的电容率和磁导率的关系为：电磁波的电场强度、磁场强度和传播方向三者相互垂直，并成右手螺旋关系。和的波动方程均与成正比波动因子波幅最大波幅为零方向因子球面波在离偶极子很远的区域，电磁波呈现为平面波沿ox轴正向传播平面电磁波波动方程为：波数平面电磁波二电磁波的特性（1）电磁波是横波

三者符合右手螺旋法则（2）和同相位

（3）和的数值成比例

（4）电磁波的传播速度

真空中等于光速三电磁波的能量回忆相关概念：电场能量密度：磁场能量密度：电磁波的特性：波的能流：波的能流密度：波的平均能流密度：电磁波的能流密度

电磁场能量密度

得电磁波的能流密度（坡印廷）矢量

辐射能：以电磁波的形式传播出去的能量.将代入电磁波的能流密度（坡印廷）矢量

平面电磁波能流密度平均值

振荡偶极子的平均辐射功率760nm400nm

可见光

电