電磁波的產生 制作人: Rohs 電磁振蕩要產生電磁波,需要一個電場或磁場作周期性 變化的振蕩電路作為波源. 在振蕩電路里產生振蕩電流的過程中，電容器 極板上的電荷，通過線圈的電流，以及跟電荷 和電流相聯系的電場和磁場都發生周期性變化 的現象叫電磁振蕩。 電磁波一 電磁波的產生 周期性變化的電場和磁場總是互相轉化、 互相激發，交替產生，由發生區域向周圍空間 由近及遠的傳播，形成電磁波。 微分方程 ? H 1 ? H ? E 1 ? E ? 2 =0 ? 2 2 =0 2 2 2 ?x v ?t ?x v ?t 2 2 2 2 微分方程的解及波速 H = H0 ? x? ω? t ? ? E = E ? 0 v? ? ? ? x? ω? t ? ? ? v? ? ? v= 1 ε? Y o Z 基本性質： 基本性質： v H E X Z Y v E o E H X v H v 兩兩相互垂直。 （1）電磁波是橫波， E ，H ， 兩兩相互垂直。 ）電磁波是橫波，分別在各自的平面方向上振動。 （2）偏振性， E ，H 分別在各自的平面方向上振動。 ）偏振性， 同相變化。 （3）E ，H 同相變化。且 ） （4）波速 v = ） 1 ε E = ?H 1 = 2.9979 108 m。 × s ε? ε? 為有限值， 為有限值，真空中 C = 能量密度 1 ω = ω e + ω m = (εE 2 + ?H 2 ) 2 輻射強度： 輻射強度：單位時間內通過垂直與傳播方向單位面積上 的輻射能， 表示。 的輻射能，用 S 表示。 dω = ω ? vdt ? dA dω v 2 2 S= = ωv = (εE + ?H ) dAdt 2 1 ( ε E ? ? H + ? H ? ε E ) = EH = 2 ε? 考慮方向關系有： 考慮方向關系有： 能量密度矢量（坡印廷矢量）： 能量密度矢量（坡印廷矢量）： S = E × H 3.平面電磁波 平面電磁波平面電磁波： 如果點P離偶極子的距離 足夠遠，在點P附近所考察的空間范圍 與r相比甚小，則電場強度E 和磁場強度 H H = 0 t r v H 的數值分別為: 式中 v = 1 ? ω ? ε? 為電磁波的波速。 這是平面電磁波的波動表達式。所以在遠離偶 極子的空間，在遠離波源（發射天線）的不太 大的自由空間中傳播的電磁波可近似地看成是 平面波。通過對平面電磁波的研究，可知電磁 波的基本性質。 平面電磁波的特點 (1)電矢量E、磁矢量H和都與波的傳播方 向k垂直，因此電磁波是橫波。 (2)E和H始終同頻率，同相位。任意時刻 E和H的幅值成比例：ε ε E = ? ? H 0 r 0 r (3)E和H分別在各自的平面內振動，這一 特性稱為偏振性。 ? (4)電磁波的傳播u的大小為： = 1 ， u ε? ? 真空中電磁波的波 速等于真空中的光速： c = 1 ? 0ε 0 電磁波波譜：電磁波的頻率愈高，相 應的波長就越短。無線電波的波長最長 （頻率最低),而 射線的波長最短（頻率 最高）目前人類通過各種方式已產生或 觀測到的電磁波的最低頻率為: 其波長為地球半徑的 倍，而電磁波 z v = 10 ?2 H 的最高頻率為: 5 ×它來自于宇宙的 103 γ 射線。 v = 10 25 Hz 平面波的事例
