吉林大学第十二章物理作业.ppt

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1、第十二章电磁波由麦克斯韦电磁场理论:在空间某区域有变化电场,则在它的邻近的区域就会有被激发起变化的磁场,如此下去,变化的电场和磁场相互激发,由近及远地传播出去。这种变化的电磁场以有限的速度在空间传播的过程-----电磁波。12.1.1电磁波（electromagneticwave）的预言麦克斯韦的电磁场理论表明:（1）变化的磁场激发涡旋电场；变化的电场激发涡旋磁场。（2）电磁振源产生交变电磁场，交变电场与交变磁场互相激发，形成电磁波。波源磁场电场磁场磁场磁场磁场电场电场电场12.1电磁波12.1.2平面电磁波波动方程

2、（wavefunction）电场波动方程:磁场波动方程:与平面机械波波动方程类比电磁波的传播速度：真空中预言光波也是电磁波。推广：(1)电磁波是横波；E与H相互垂直，并与k构成右手螺旋系。(2)E与H都作简谐变化，二者相位相同；(3)E与H大小关系；在真空中：(4)E与H具有偏振性。12.1.3平面电磁波的性质以电磁波形式传播出去的电磁能量称为辐射能。1.辐射能（radiationenergy）由电磁学知识可知，能量密度为2.电磁波的能量密度在单位时间内通过垂直于传播方向的单位面积的电磁能称为能流密度。12.1.4电磁

3、波的能量传播3.电磁波的能流密度坡印廷矢量对平面电磁波:写成矢量形式如将S对时间取平均值，用I表示I为电磁波的强度（intensityofEMwave）。称为坡印廷矢量（Poyntingvector）。利用有一频率为的脉冲强激光束,它携带总能量持续时间是,激光束的圆形截面半径为求:(1)激光波长;(2)平均能流密度;(3)平均能量密度;(4)辐射强度;(5)这一激光束中的电场振幅和磁场振幅例1解:LCK电源i12.2电偶极子辐射电磁波12.2.1电磁波的产生与传播（1）必须有足够大的频率任何LC振荡电路都可以作为发射电

4、磁波的振源。要想有效地把电路中的电磁能发射出去，除补充能量外，须具备：对于LC振荡电路其固有频率LC振荡电路不同开放程度的LC振荡电路示意图（2）必须有开放的电路振荡电偶极子视为辐射源（radiationsource），发射电磁波。电矩p随时间按简谐变化的电偶极子称为振荡电偶极子,即ZEHOqPS在区域里，辐射场为辐射的电磁波是球面波。12.2.2电偶极子辐射电磁波辐射功率P是整个球面的能流在一个周期内的平均功率为：振荡电偶极子的辐射功率P或与其振荡频率的4次方成正比。辐射能流密度S为讨论：r→很大时，远离波源的小范围

5、内，变化很小，E0、H0视为恒量。平面简谐电磁波。电磁波具有各种频率，无线电波、红外线、紫外线、X射线、g射线等均是不同频率范围的电磁波。12.3电磁波谱电磁波谱：将电磁波按频率或波长的顺序排列起来就构成。1、无线电波（radiowave）：由电磁振荡电路通过天线发射，波长可由几千米到几毫米。2、红外线（infraredlight）：波长约从到十分之几毫米，具有显著的热效应,能透过浓雾或较厚的气层而不易被吸收。3、可见光（visiblelight）：波长约到之间这波段的光能使人的眼睛产生光的感受。电磁波简介：5、伦琴

6、射线（Xray）：波长在10-8m到10-12m之间，由高速带电粒子轰击某些材料而产生，具有很强的穿透能力，可使照相底片感光。在医疗上，可用于透视和病理检查。6、伽马射线（gray）：波长约10-10m以下，在电磁波谱中波长最短，但其能量和穿透能力比X射线更大和更强，用于金属探伤，在医疗上，用于治疗癌症。4、紫外光（ultravioletray）：波长约从到间，有显著的生理作用,杀菌能力较强，还会引起强烈的化学作用，使照相底片感光。