电磁波大学物理.ppt

高斯定理,磁通连续性原理,法拉第电磁感应定律,全电流安培环路定理,11-4 电磁波（Electromagnetic wave）,一.麦克斯韦的理论预言,预言电磁波的存在 无源区时变电磁场是有旋无散的。电场线与磁场线相互交链，自行闭合，从而在空间形成电磁波。,变化的电场和变化的磁场不断地交替产生，由近及远以有限的速度在空间传播，形成电磁波。最初由麦克斯韦在理论上预言，1887年赫兹进行了实验证实。,对沿 方向传播的电磁场(波)有,2.电磁波的波速恰好等于光速，预言光也是电磁波。,麦克斯韦电磁场理论,波动方程,电磁波谱,二.电磁波的辐射和传播,凡做加速运动的电荷都是电磁波的波源,例如：天线中的振荡电流,分子或原子中电荷的振动,变化的电场,变化的磁场,变化的电场,变化的电场和变化的磁场由近及远的传播出去，就形成了电磁波,赫兹设计的电磁波发生和接收装置,金属放电杆,KV,感应线圈,检测装置（振荡电路）,f固有=f电磁波谐振,1887年，赫兹实验,1887年，赫兹（H.R.Hertz）应用了一种类似振荡电偶极子的所谓赫兹振子仪器，实现了电磁波的发射和接收。实验装置简图。将两个铜棒沿同一方向架设，其相邻两端留有小的空隙（约0.1mm），两铜棒分别用导线连接到高压感应线圈的两电极上，感应线圈上的周期性电压加到两棒间的空气隙上，当电压升高到空气被击穿时，电流就往复地通过空气隙而发生火花，这是就相当于一个振荡电偶极子。由于电路的电容和自电感极小，使得振荡频率高达1018Hz，所以能强烈地发射出电磁波。因为有火花产生和辐射能损失，所以电流是减幅的，传出的电磁波的波幅也是衰减的。但一旦振荡电流停止，感应圈又会两棒加上电压，再一次击穿空气隙而发生振荡。所以，发射出的电磁波是间隙性的一个个减幅波列。由赫兹振子发射出的电磁波还可用另一个不接感应线圈电源的相同结构的赫兹振子来接收。把接收振子放在距发射振子一定距离处，适当调节接收振子的位置和取向，可以使它发生共振,在气隙间产生放电火花,就证实了振荡偶极子能够发射电磁波.,三.平面电磁波的性质(plane electromagnetic wave)（真空或绝缘介质）,1.电磁波是横波,4.任一时刻任一点，量值上,和 随介质变化,2.电磁波具有偏振性,1.能量密度,6.电磁波具有波的共性 在介质分界面处有反射和折射,折射率,非铁磁性介质,四.电磁波的能量(electromagnetic enegy),真空中,5.波速,2.能流密度矢量,坡印庭（Poynting）矢量,dA,波的强度 I,随时间周期变化,解:(1)在距电台r=10km处,辐射强度的平均值为,(2)由,得,例题11-8 某广播电台的平均辐射功率。假定辐射出来的能流均匀地分布在以电台为中心的半个球面上,(1)求在离电台为r=10km处的辐射强度;(2)在r=10km处一个小的空间范围内电磁波可看作平面波,求该处电场强度和磁场强度的振幅。,