电磁波的产生 制作人: Rohs 电磁振荡要产生电磁波,需要一个电场或磁场作周期性 变化的振荡电路作为波源. 在振荡电路里产生振荡电流的过程中，电容器 极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电荷 和电流相联系的电场和磁场都发生周期性变化 的现象叫电磁振荡。 电磁波一 电磁波的产生 周期性变化的电场和磁场总是互相转化、 互相激发，交替产生，由发生区域向周围空间 由近及远的传播，形成电磁波。 微分方程 ? H 1 ? H ? E 1 ? E ? 2 =0 ? 2 2 =0 2 2 2 ?x v ?t ?x v ?t 2 2 2 2 微分方程的解及波速 H = H0 ? x? ω? t ? ? E = E ? 0 v? ? ? ? x? ω? t ? ? ? v? ? ? v= 1 ε? Y o Z 基本性质： 基本性质： v H E X Z Y v E o E H X v H v 两两相互垂直。 （1）电磁波是横波， E ，H ， 两两相互垂直。 ）电磁波是横波，分别在各自的平面方向上振动。 （2）偏振性， E ，H 分别在各自的平面方向上振动。 ）偏振性， 同相变化。 （3）E ，H 同相变化。且 ） （4）波速 v = ） 1 ε E = ?H 1 = 2.9979 108 m。 × s ε? ε? 为有限值， 为有限值，真空中 C = 能量密度 1 ω = ω e + ω m = (εE 2 + ?H 2 ) 2 辐射强度： 辐射强度：单位时间内通过垂直与传播方向单位面积上 的辐射能， 表示。 的辐射能，用 S 表示。 dω = ω ? vdt ? dA dω v 2 2 S= = ωv = (εE + ?H ) dAdt 2 1 ( ε E ? ? H + ? H ? ε E ) = EH = 2 ε? 考虑方向关系有： 考虑方向关系有： 能量密度矢量（坡印廷矢量）： 能量密度矢量（坡印廷矢量）： S = E × H 3.平面电磁波 平面电磁波平面电磁波： 如果点P离偶极子的距离 足够远，在点P附近所考察的空间范围 与r相比甚小，则电场强度E 和磁场强度 H H = 0 t r v H 的数值分别为: 式中 v = 1 ? ω ? ε? 为电磁波的波速。 这是平面电磁波的波动表达式。所以在远离偶 极子的空间，在远离波源（发射天线）的不太 大的自由空间中传播的电磁波可近似地看成是 平面波。通过对平面电磁波的研究，可知电磁 波的基本性质。 平面电磁波的特点 (1)电矢量E、磁矢量H和都与波的传播方 向k垂直，因此电磁波是横波。 (2)E和H始终同频率，同相位。任意时刻 E和H的幅值成比例：ε ε E = ? ? H 0 r 0 r (3)E和H分别在各自的平面内振动，这一 特性称为偏振性。 ? (4)电磁波的传播u的大小为： = 1 ， u ε? ? 真空中电磁波的波 速等于真空中的光速： c = 1 ? 0ε 0 电磁波波谱：电磁波的频率愈高，相 应的波长就越短。无线电波的波长最长 （频率最低),而 射线的波长最短（频率 最高）目前人类通过各种方式已产生或 观测到的电磁波的最低频率为: 其波长为地球半径的 倍，而电磁波 z v = 10 ?2 H 的最高频率为: 5 ×它来自于宇宙的 103 γ 射线。 v = 10 25 Hz 平面波的事例
