《电磁波的产生》PPT课件

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1、一、電磁波的產生二、馬克士威的電磁理論三、電磁波譜四、電磁波的性質五、電磁波的傳播方向下一頁1of16回章目錄一、電磁波的產生1.我們在第7章所談到的電場和磁場，都是由靜止或等速度運動的電荷（即穩定的電流）所產生，這些電場和磁場都不隨時間而變，因此稱為靜電場或靜磁場。而靜止的電荷或穩定的電流即為這些穩定不變的靜電場或靜磁場的場源。2.但是當電荷有了加速度，或在空間的某一點電流會隨著時間改變方向或量值時，此時這種變化的場源即會同時產生隨時間而變的電場和磁場。這種會隨時間而變的電場和磁場稱為時變電場（ti

2、mevaryingelectricfield，也稱為交變電場）和時變磁場(timevaryingmagneticfield)，這種時變電場和磁場構成電磁波，由波源向外發射。二、馬克士威的電磁理論(1)法拉第發現隨時間而變的磁場可以產生電場，1865年，馬克士威推論隨時間而變的電場也可以產生磁場，因而修改了安培定律。同年他綜合了庫侖定律、法拉第定律及修改後的安培定律，集電學與磁學之大成，提出著名的馬克士威方程式。1.馬克士威的電磁理論(2)由馬克士威方程式可得出一組波動方程式，因此顯示了一個很重要的結果

3、，即：振盪的電荷或隨時間做週期性變化的電流，會產生電磁波，此電磁波的傳播速度，按馬克士威的電磁理論，與真空中的光速（3×108公尺/秒）相等，因此馬克士威認為光就是一種電磁波。(3)這種假設後來為科學界所證實──光是電磁波的一種，只是頻率與波長與一般的電磁波（如無線電波或熱輻射波）不同而已。2.赫茲的證實1886至1888年間，德國物理學家赫茲(HeinrichRudolphHertz，1857～1894)在實驗室中利用簡單的電磁振盪裝置發射出電磁波，並在距離該電磁振盪裝置的另一處收到此電磁波，因而證

4、實了馬克士威的電磁理論。3.馬可尼的實際應用1901年，馬可尼（GuglielmoMarconi，義大利人，1874～1937）首先成功傳送無線電報橫越大西洋，而開始了電磁波的實際應用。今天我們可以在家裡享受廣播、電視的聲光之美和利用電腦、網際網路等新式通訊做便捷的聯繫，都是拜電磁波所賜。三、電磁波譜1.電磁波波長與頻率的範圍很大，下圖所示為各種電磁波的波長與頻率的分布，這種分布稱為電磁波譜。我們可用不同的方法來產生不同波長範圍的電磁波。2.由圖中可知，波長最長（即頻率最低）的電磁波是無線電波，無線電

5、波可由振盪電路系統產生，一般所知的微波其波長也是在這個範圍，微波有時也稱為釐米波，通訊用的微波其波長常是在這個範圍內。3.高溫物體會輻射紅外線、可見光及紫外線，其波長為連續分布。十九世紀末、二十世紀初物理學家所研究的黑體輻射即為此波長範圍的電磁波，例如太陽所輻射出來的電磁波，其波長涵蓋了紅外線、可見光及紫外線等連續分布的光譜。4.比紫外線波長更短的是X射線，X射線有連續光譜及不連續光譜兩種，前者可由陰極射線管產生，而原子能態改變時會放出不連續光譜的X射線。5.放射性元素會射出加瑪射線，是波長最短（亦即

6、頻率最高）的電磁波。※陰極射線管在第9章會有詳細的討論。6.雖然我們說電磁波譜涵蓋了無線電長波、短波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和加瑪射線等各種電磁波，但這些不同名稱的電磁波，其波長範圍之間，其實並無明確的分界線（或上下限），而是有部分重疊，只因其產生方式和探測儀器不同，而採用不同名稱，例如微波爐或白熾燈都能發射波長為10－4公尺的電磁波，但前者所發射的波一般歸為微波，而後者所發射的波則歸為紅外線。四、電磁波的性質1.電磁波的傳播不需介質，因此在真空中也能傳播電磁能量。雖然電磁波的範圍極大，

7、產生電磁波的方法也各不相同，但是所有的電磁波則都有下列的基本特性：2.所有電磁波在真空中的速度都相同，與波長的長短（或頻率高低）無關。此速度即為真空中的光速c，目前公認的精確值為c＝299,792,458公尺/秒。3.電磁波為交變的電場和磁場（方向與量值隨時間而變），電場及磁場的振動方向與波的行進方向三者互相垂直，如下圖所示，此種波屬於橫波。五、電磁波的傳播方向電場及磁場的振動方向與波的行進方向三者互相垂直，其傳播的方向可以下列兩種方式判斷：1.右手開掌定則：2.右手螺旋定則：16of16結束放映回冊

8、目錄回章目錄