大学物理第五版平面电磁波

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1、复习:1.驻波方程驻波振幅随x而异,与时间无关。(的奇数倍)(的偶数倍)2.波腹,波节位置:波腹位置:波节位置:1相邻波腹（节）间距相邻波腹和波节间距3.半波损失（相位跃变）当波由波疏介质入射波密介质而在波密媒质界面上反射时，反射波在反射点产生的相位跃变，相当于出现了(消失了）半个波长的波程差，称半波损失。24.多普勒效应因波源或观察者相对于介质的运动，而使观察者接收到的波的频率有所变化的现象称为多普勒效应。一、波源不动,观察者相对介质以运动（1）观察者向着波源运动时结论：接收到的频率较波源频率升高。3（2）观察者远离

2、波源运动结论：接收到的频率降低。二观察者不动,波源相对于介质以运动（1）波源向着观察者运动时结论：接收到的频率较波源频率升高。4A（2）波源远离观察者运动结论：接收到的频率降低。5三波源与观察者同时相对介质运动观察者向波源运动取“+”远离取“-”波源向观察者运动“-”远离“+”END6一电磁波的产生与传播§10-7平面电磁波变化的电场和变化的磁场互相依存、又互相激发,并以有限的速度在空间传播，就是电磁波。LC振荡电路原则上可作发射电磁波的波源。电荷和电流随时间作周期性变化的现象，称为电磁振荡。固有振荡频率为EEEEHHH

3、HLC7发射电磁波须具备两个条件:一是振荡频率要高，二是电路要开放。以偶极振子为天线可有效地在空间激发电磁波。提高频率，须减小线圈自感L和电容C；开放振荡电路，不让电（磁）场和电（磁）能集中在电容器和线圈之中，而要分散到空间去。改造LC振荡电路使之演变为一根直导线，电流往返振荡，两端出现正负交替变化的等量异号电荷，此电路就称为振荡偶极子，或偶极振子(dipoleoscillator)。8磁感应线是以偶极振子为轴、疏密相间的同心圆，并与电场线互相套连。离振子的距离r远大于电磁波波长的波场区，波面趋于球面，电磁场分布比较简

4、单。一条闭合电场线的形成过程:9二、偶极振子发射的电磁波距振子中心小于波长的近心区，电磁场分布比较复杂，可从一条电场线由出现到形成闭合圈并向外扩展的过程中看出。10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荡电偶极子不仅产生电场，而且产生磁场。振荡电偶极子周围的电磁场线如上图所示：11以振子中心为球心、轴线为极轴作球面，作为电磁波的波面。面上任一点A处，场强矢量处于过点A的子午面内，磁场强度矢量处于过点A并平行于赤道平面的平面内，两者互相垂直，并且都垂直于点A的位置矢量，即垂直于波的传播

5、方向。采用极坐标表示电场和磁场：12可写作：分别对x及t求二阶偏导：从两式可以看到，E和H有相同的频率，且两者是同相位的。13*三、赫兹实验(Hertzianexperiment)赫兹利用电容器充电后通过火花隙放电会产生振荡的原理，做成了如图所示的振荡器。赫兹实验在人类历史上首次发射和接收了电磁波，且通过多次实验证明了电磁波与光波一样能够发生反射、折射、干涉、衍射和偏振，验证了麦克斯韦的预言，揭示了光的电磁本质，从而将光学与电磁学统一起来。TDCP:KQ14赫兹利用电容器充电后通过火花隙放电会产生振荡的原理，做成了如图所

6、示的振荡器。15四.平面电磁波的特性1.横波4.E和H量值成比例2.偏振性3.E和H同相位5.电磁波的传播速度为通常和与电磁波的频率有关，在介质中不同频率的电磁波具有不同的传播速度，此即电磁波在介质中的色散现象。16(1)电磁波是横波,;(2)和同相位(3)和数值成比例(4)电磁波传播速度,真空中波速等于光速熟记:练习:17例题：在真空中沿着z轴负方向传播的平面电磁波，O点处电场强度为：写出O点处磁场强度。解：根据平面电磁波的性质由已知根据在真空中：有方向沿y轴负向。18五.电磁波的能量辐射能以电磁波的形式传播出去的

7、能量.电磁波的能流密度电磁场能量密度电磁波的能流密度(坡印廷)矢量又19平面电磁波能流密度平均值振荡偶极子的平均辐射功率另外20760nm400nm可见光电磁波谱红外线紫外线射线X射线长波无线电波频率波长短波无线电波四电磁波谱21名称长波中波中短波短波米波微波分米波厘米波毫米波波长30000～3000m3000～200m200～50m50～10m10～1m100～10cm10～1cm1～0.1cm频率10～100kHz100～1500kHz1.5～6MHz6～30MHz30～300MHz300～3000MHz3000～3

8、0000MHz30000～300000MHz主要用途越洋长距离通信和导航无线电广播电报通信无线电广播和电报通信调频无线电广播、电视广播和无线电导航电视、雷达、无线电导航等无线电波的波长范围和用途：⑴无线电波22⑵红外线：0.6mm～760nm热效应；不易被大气和浓雾吸收。⑶可见光：760nm～400nm能使人眼产生光