第12章 電磁波.ppt

1、1,2,麥克斯韋：電磁場(chǎng)理論，證明電磁場(chǎng)以波的形式傳播，波速為光速。 赫茲：1888年用實(shí)驗(yàn)證明了電磁波的存在。 波波夫：1895年發(fā)明了無(wú)線電報(bào)接收機(jī)，1896年3月表演了距離為250m的無(wú)線電報(bào)傳送。 馬可尼：1897年第一次實(shí)現(xiàn)了9英里的無(wú)線電聯(lián)系；1899年實(shí)現(xiàn)了橫跨英吉利海峽的無(wú)線電通訊；1901年完成了從法國(guó)穿越大西洋到達(dá)加拿大的無(wú)線電通訊。1909年他獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金。,3,電場(chǎng)發(fā)生變化產(chǎn)生變化的磁場(chǎng) 產(chǎn)生新的變化電場(chǎng),產(chǎn)生電磁波的物理基礎(chǔ),變化的磁場(chǎng)激發(fā)渦旋電場(chǎng)（即感應(yīng)電場(chǎng)）,變化的電場(chǎng)（位移電流）激發(fā)渦旋磁場(chǎng),變化的電場(chǎng)與變化的磁場(chǎng)交替變化，由近及遠(yuǎn)傳播出去，這種變化的

2、電磁場(chǎng)在空間以一定的速度傳播的過(guò)程，就是電磁波。,4,一、電磁波的波動(dòng)方程,振蕩電偶極子,電磁波傳播速度,5,一、電磁波的波動(dòng)方程,結(jié)論： 電磁波頻率就是電偶極子振蕩的頻率； 電場(chǎng)與磁場(chǎng)的振幅與電偶極子振蕩頻率的平方成正比； 電磁波是橫波，Er，Hr 電場(chǎng)與磁場(chǎng)的振動(dòng)相位相同。,6,在離電偶極子很遠(yuǎn)的地方，則可以看成是平面波,7,(2)電磁波是橫波。 ;,(1) 和 同頻，同相。,(3) 和 數(shù)值成比例,二、電磁波的特性,(4)波速,8,三、電磁波的能量,電磁波的傳播也伴隨著電磁能量的傳播 .,1.能量密度,電磁波所攜帶的能量稱為輻射能.,9,2. 能流密度(輻射強(qiáng)度),單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于傳

3、播方向的單位面積的輻射能量(S),能流密度矢量 坡印廷矢量,10,3.平均輻射強(qiáng)度(波的強(qiáng)度),取一個(gè)周期內(nèi)的平均值,11,例8-5 有一脈沖強(qiáng)激光束，它攜帶總能量W =100 J，持續(xù)時(shí)間=10 ns。此激光束的截面積為半徑r=1 cm的圓。求在這一激光束中的電場(chǎng)振幅和磁場(chǎng)振幅。(P48),解：此激光束的平均能流密度為,=3.31013Wm-2,12,四、電磁波的動(dòng)量,狹義相對(duì)論中,電磁波在真空中以光速C運(yùn)動(dòng)，靜能W00。,真空中平面電磁波，單位體積的動(dòng)量（動(dòng)量密度）大小,動(dòng)量為矢量，故,13,平均輻射強(qiáng)度,輻射強(qiáng)度,五、電磁波的輻射與接收,特點(diǎn)： 輻射能量與頻率的四次方成正比； 輻射能量與

4、距離的平方成反比，這是球面波的特點(diǎn)； 有很強(qiáng)的方向性，在垂直于軸線方向上的輻射最強(qiáng)，而在沿軸線方向上沒(méi)有輻射。,14,六、電磁波譜,電磁波的范圍很廣。為了便于比較，以便對(duì)各種電磁波有全面的了解，我們可以按照波長(zhǎng)（或頻率）的大小，把它們依次排成波譜，稱為電磁波譜。,無(wú)線電波：長(zhǎng)波： 31033104m，遠(yuǎn)洋長(zhǎng)距離通訊與導(dǎo)航 中波： 2003103m， 航海，航空定向，無(wú)線電廣播 短波： 10200m， 無(wú)線電廣播，電極通訊等。 超短波：110m， 電視，雷達(dá)電導(dǎo)航 微波： 0.1cm1m， 電視，雷達(dá)電導(dǎo)航 紅外線： 0.76600mm 熱效應(yīng) 可見(jiàn)光： 0.400.76mm 紫外光： 0.4m50 A0 生理作用，殺菌，誘殺