变化的电磁场之平面电磁波的传播(动画).ppt

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1、{范例12.10}平面电磁波的传播(动画)[解析]麦克斯韦认为：变化的电场和变化的磁场相互激发，所形成的电磁波在真空中以光速传播；根据麦克斯韦方程组可推导真空中电磁波的方程。根据麦克斯韦方程组，说明平面电磁波的性质和能量的传播，演示平面电磁波的传播。电磁波是横波，电场方向和磁场方向垂直于波的传播方向，两者也相互垂直，如图所示，E和H与传播速度方向c呈右手螺旋关系。OcyxzEH{范例12.10}平面电磁波的传播(动画)如图所示，在O-xy平面取一个高为l，宽为dx的面积元，因此通过面积元的磁通量为Φ=B(x,t)ldx，可得根据麦克斯韦方程

2、组，说明平面电磁波的性质和能量的传播，演示平面电磁波的传播。由于B=μ0H，所以OlyxzEHdxEE+dE在t时刻，电场强度大小的关系为{范例12.10}平面电磁波的传播(动画)如图所示，在O-xz平面取一个高为l，宽为dx的面积元，在t时刻，磁场强度大小的关系为因此通过面积元的电位移通量为ΦD=D(x,t)ldx，根据麦克斯韦方程组，说明平面电磁波的性质和能量的传播，演示平面电磁波的传播。由于D=ε0E，所以由于传导电流为零，可得OlyxzEHdxHH+dH{范例12.10}平面电磁波的传播(动画)对左式求坐标的偏导数，利用右式可得同理

3、可得两式都是波动方程。根据麦克斯韦方程组，说明平面电磁波的性质和能量的传播，演示平面电磁波的传播。可见：电磁波的传播速度等于光速。电场和磁场的传播速度，即电磁波的传播速度为理论值与实验值十分吻合，为光的电磁波理论提供了一个重要依据。{范例12.10}平面电磁波的传播(动画)平面电磁波的电场强度和磁场强度的频率和相位相同，两个波动方程最简单的解为其中，E0是电场强度振幅，H0是磁场强度振幅，ω是电磁波的圆频率，φ是初相。根据麦克斯韦方程组，说明平面电磁波的性质和能量的传播，演示平面电磁波的传播。可得E0=cB0。两式代入公式两边同乘以余弦函数

4、，可得E=cB。即：平面电磁波的电场强度与磁感应强度(磁场强度)成正比。{范例12.10}平面电磁波的传播(动画)电场的能量密度为磁场的能量密度为两者的比值为可见：平面电磁波的电场能量与磁场能量相等。电磁波的能量密度为电磁波的能流密度又称为电磁波的强度，是单位时间内穿过垂直于传播方向单位面积的能量。能量为dW=wdV=wS0cdt，如图所示，设波在时间dt内垂直穿过面积s，穿过的体积为dV=S0cdt，cdtS0c能流密度为S=dW/S0dt=wc=EH，用坡印廷矢量表示就是S=E×H，电磁波能流密度S的方向与电磁波传播速度c的方向相同。即

5、平面电磁波向前传播时，电场和磁场同步变化，电场方向发生改变时，磁场方向同时发生改变，而波的传播方向不改变。某时刻平面电磁波的波形如图所示。MATLAB可视化大学物理学周群益老师谢谢您的使用!第十二章结束湖南大学物电院