第135位移电流等3538每节课16张.pptVIP

三、电磁场的动量密度 相对论中，单位体积的动量（动量密度） ： 对真空中平面电磁波而言，有： 代入坡印廷矢量，有 任何物质存在都有能量和动量（电磁场也不能例外）。 但不一定有质量（电磁场没有质量） 将电磁场的能量和动量代入另一个相对论结果： 可知电磁场没有质量！ 　一个不计电阻的ＬＣ电路，就可以实现 长期电磁振荡，称ＬＣ振荡电路。 13-8 电磁辐射的实现：赫兹实验 一、电磁振荡电路 有电阻时，震荡会衰减，直至消失。 理想的LC电路的电磁振荡如下图: 赫兹1888年用振荡电路证实了电磁波的存在. LC回路中电荷和电流的变化规律 电容器两极板间电势差 自感线圈内电动势 任一时刻 电荷和电流作简谐振动，周期性变化 振荡角频率 振荡频率 电场 磁场 解决途径： (1)提高回路振荡频率 LC回路能否有效地发射电磁波 (1)振荡频率太低 LC电路的辐射功率 (2)电磁场仅局限于电容器和自感线圈内 LC回路有两个缺点： (2)实现回路的开放 从LC振荡电路到振荡电偶极子 即增加电容器极板间距d ，缩小极板面积S ，减少线圈数n ，就可达到上述目的，具体方式如图所示。 振荡电偶极子: 电矩作周期性变化的电偶极子. . . q q + . . q + q . q + q +q - . . q 电偶极子的辐射过程 二、偶极子发射的电磁波 电偶极子的辐射场 r p x y z P 各向同性介质中，可由波动方程解得振荡偶极子辐射的电磁波 球面电磁波方程 对于振荡电偶极子辐射波,可导出(自证推导)平均辐射强度: 上式表明: 1) 辐射具有方向性 2) S与?4成正比 r p x y z P 偶极子周围的电磁场 x y z . . . . a a b b 定性地描述电偶极子附近的电场线的变化 赫兹----德国物理学家 赫兹对人类最伟大的贡献是 用实验证实了电磁波的存在。 赫兹还通过实验确认了电磁波是横波 ，具有与光类似的特性 ，如反射、折射、衍射等，并且实验了两列电磁波的干涉，同时证实了在直线传播时， 从而全面验证了麦克斯韦的电磁理论的正确性。 电磁波的传播速度与光速相同， 三、赫兹实验 　　1888年，成了近代科学史上的一座里程碑。赫兹的发现具有划时代的意义，它不仅证实了麦克斯韦发现的真理，更重要的是开创了无线电电子技术的新纪元。 　　赫兹对人类文明作出了很大贡献，正当人们对他寄以更大期望时，他却于1894年元旦因血中毒逝世，年仅36岁。为了纪念他的功绩，人们用他的名字来命名各种波动频率的单位，简称“赫”。 此外，赫兹又做了一系列实验。他研究了紫外光对火花放电的影响，发现了光电效应，即在光的照射下物体会释放出电子的现象。这一发现，后来成了爱因斯坦建立光量子理论的基础。 　 赫兹实验原理 ：将两段共轴的黄铜杆作为振 荡偶极子的两半，A、B中间留有空隙，空隙两边 杆的端点上焊有一对光滑的黄铜球。将振子的两 半联接到感应圈的两极上，感应圈间歇地在A、 B之间产生很高的电势差。当黄铜球间隙的空气 被击穿时，电流往复振荡通过间隙产生电火花。 由于振荡偶极子的电容和自感均很小，因而振荡 频率很高，从而向外发射电磁波。但由于黄铜杆 有电阻，因而其上的振荡电流是衰减的，故发出 的电磁波也是衰减的，感应圈以每秒的频率一次 又一次地使间隙充电，电偶极子就一次一次地向 外发射减幅振荡电磁波。 赫兹用下面的实验证实了电偶极子产生的电磁波 振子 发射 谐振器 接收 感应圈 目前人类通过各种方式已产生或观测到的电磁波的最低频率为 ，其波长为地球半径的 倍而电磁波的最高频率为 ，它来自于宇宙的 r 射线。 四、电磁波谱 10 3 10 6 10 9 10 12 10 15 10 22 10 3 10 0 10 6 10 9 10 13 10 5 10 2 HZ 1K HZ 1M HZ 1G HZ 1T 1km 1m 1cm 1 1nm A 0 1 μ m X 射线 紫外线 可见光 红外线 微 波 高频电视 调频广播 雷达 无线电射频 电力传输 射线 γ 频率 波长 电磁波的应用 　　从1888年赫兹用实验证明了电磁波的存在至今， 一百多年的时间里电磁理论不断深化，其应用领域不 断扩大。电磁波作为极重要的自然资源得到广泛应用。 1895年俄国科学家波波夫发明了第一个无线电报系统。 1914年语音通信成为可能。 1920年商业无线电广播开始使用， 20世纪30年代发明了雷达， 40年代雷达