[2018年必威体育精装版整理]11-10电磁波的产生和传播.pptVIP

* 一、从电磁振荡(electromagnetic oscillation)到电磁波 §11-10 电磁波的产生和传播 变化的电场和变化的磁场互相依存、又互相激发, 并以有限的速度在空间传播，就是电磁波。 LC振荡电路原则上可作发射电磁波的波源。 电荷和电流随时间作周期性变化的现象，称为电磁振荡。固有振荡频率为 E E E E H H H H L C 发射电磁波须具备两个条件: 一是振荡频率要高，二是电路要开放。 根据要求对电路进行改造使整个LC振荡电路演变为一根直导线，电流往返振荡，两端出现正负交替变化的等量异号电荷，此电路就称为振荡偶极子，或偶极振子(dipole oscillator) 。 以偶极振子为天线可有效地在空间激发电磁波。 提高频率，须减小线圈自感L和电容C；开放电路，不让场和能集中在电容器和线圈之中，而要分散到空间去。 二、偶极振子发射的电磁波 磁感应线以偶极振子为轴、 疏密相间的同心圆，并与电场线互相套连。 离振子的距离r远大于电磁波波长?的波场区，波面趋于球面，电磁场分布比较简单。 距振子中心小于波长的近心区电磁场分布复杂，可从一条电场线由出现到形成闭合圈并向外扩展的过程中看出。 偶极振子电磁波的波强度(平均能流密度)规律： (1) 正比于频率四次方，频率越高能量辐射越多； (2) 反比于离开振子中心的距离的平方； (3) 正比于sin2?，具有强烈的方向性，在垂直于轴线的方向上辐射最强，而沿轴线方向的辐射为零。 以振子中心为球心、轴线为极轴作球面，作为电磁波的波面。面上任一点A处，场强矢量E处于过点A子午面内，磁场强度矢量H处于过点A并平行于赤道平面的平面内，两者互相垂直，并且都垂直于点A的位置矢量r，即垂直于波的传播方向。 *三、赫兹实验(Hertzian experiment) 赫兹利用电容器充电后通过火花隙放电会产生振荡的原理，做成振荡器。 赫兹实验在人类历史上首次发射和接收了电磁波，且通过多次实验证明了电磁波与光波一样能够发生反射、折射、干涉、衍射和偏振，验证了麦克斯韦预言，揭示了光的电磁本质，从而将光学与电磁学统一起来。 T D C P : K Q 108 106 104 102 10-0 10-2 10-4 10-6 10-8 10-10 10-12 10-14 10-16 波长---m 100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 频率---Hz 长无线电波 短无线电波 调幅、频波、电视波 可见光 红外、紫外线 γ 射线 X 射线 四、电磁波的波谱(spectrum of electromagnetic wave) 真空中电磁波具有相同的传播速度。将各种电磁波按照频率或波长的大小顺序排列起来形成波谱。 (1) 无线电波:波长于3km?1mm，3km?50m中波波段，50m?10m短波波段, 10m?1mm微波波段。常用于广播、电视、通讯和雷达。 (2) 红外线:波长处于十分之几毫米至760nm之间。红外线具有显著的热效应，也称为热线。 (3) 可见光:波长760nm?400nm； (4) 紫外线:波长400nm?5nm； (5) X射线:波长10nm?10-2nm，有较强的穿透力； (6) ?射线:波长从10-2 nm至无限短，有极强穿透力。 整个电磁波波谱上大致可以划分成如下区域： *