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PAGE 1 PAGE 5 第十五章电磁振荡与电磁波 电磁振荡与电磁波 §15－1 电磁振荡 振荡电路 电磁振荡 最简单的LC回路（无阻尼自由振荡电路） K→B，ε对C充电，→Q0 K→A，C上的q，电路中的I都将作周期性振荡──电磁振荡。 理想情况：无阻尼自由电磁振荡。 振荡过程分析 如上图，都作周期性振荡。 与弹簧振子类比（力、电对比） 类比： 电磁振荡方程 力电对比法： 电场能：, 弹性势能： 磁场能：, 动能： 与振动方程类比： , 解： , 解： 分析： 电磁振荡的周期和频率 电流: :电流振幅；I位相超前 电磁场的能量 电场能： 磁场能： 总能量： 电磁场能量守恒 ＊电磁阻尼振荡和受迫振荡 方程： ──电磁共振 与机械振动的阻尼振动、受迫振动和共振类似。 §15－2 电磁波 电磁波的产生与传播 波源：振荡偶极子 要求：① 振荡 LC回路 ② 开放 能向外辐射能量 频率高。辐射功率： 开放式振荡电路─天线─振荡偶极子： 传播： 变化的磁场激发电场: 变化的电场激发磁场: 设电磁波源为交变的电流或电场，则： 交变的电场激发交变的磁场，交变的磁场又激发交变的电场…… 如图，相互垂直， 由麦克斯韦方程组可算得： 为球面波方程。式中，，为电磁波速。 很大时，振幅中的及可看作恒量，则： 为平面简谐波方程 平面电磁波的性质 电磁波是横波； 和振动的相位相同； 的量值关系： 沿给定方向传播的电磁波，和分别在各自的平面上振动（偏振性）； 电磁波的传播速度取决于媒质的性质：, 电磁波的频率等于振荡电偶极子的频率，和的振幅都与频率的平方成正比。 电磁波的能量 辐射能：以电磁波的形式传播的能量； 能量密度： 能流密度（坡印廷矢量,辐射强度）：单位时间内通过垂直于传播方向的单位面积的辐射能。 平均能流密度： 3.辐射功率：单位时间内辐射出去的能量 平均辐射功率： (拉莫尔公式) 应用举例 某广播电台的平均辐射功率，假定辐射出去的能流均匀地分布在以电台为中心的半个球面上。1）求离电台处的辐射强度；2）若处的电磁波可???作平面波，求该处的电场强度的磁场强度的振幅。 解：1） 2） 如图，已知，求： P点位移电流密度的方向； P点的感生磁场的方向； P点的辐射强度矢量的大小和方向。 §15－3 电磁波谱（P66） 表1.电磁波的波长范围、主要产生方式及用途 电磁波真空中的波长/m主要产生方式主要用途γ射线原子核衰变探伤,原子核结构分析x射线原子内层电子透视,晶体结构分析紫外线炽热物体、气体放电消毒杀菌可见光照明,植物光合红外线夜视,分析,加热微波电子电路电视,雷达,加热超短波广播,电视,导航短波电报，通讯中波广播长波通讯和导航