§10-5電磁振蕩電磁波資料

1、第三節(jié)一、一、LC振蕩電路振蕩電路LC K先使電源給電容器充電，再先使電源給電容器充電，再接通接通LC回路?；芈?。電容器極板的電量電容器極板的電量q、回路、回路中的電流中的電流i做簡諧振動。做簡諧振動。RLC組成的電路中，若不考慮電阻，稱為組成的電路中，若不考慮電阻，稱為LC電路。電路。 LC振蕩電路與諧振子（彈簧振子）比較振蕩電路與諧振子（彈簧振子）比較勢能勢能電能電能動能動能磁能磁能位移位移電量電量速度速度電流電流)cos(0tQq)2cos(0tIiL0Q+0QCEAL0Q+0QCECLCBBLCBDxvxxxv)cos(0tQq振蕩過程中，電量和電流的變化規(guī)律為振蕩過程中，電量和電流的

2、變化規(guī)律為LCT2振蕩的周期和頻率為振蕩的周期和頻率為LC21 iq2)(tO20Q0I)2cos(0tIi二、二、 電磁波的產(chǎn)生與傳播電磁波的產(chǎn)生與傳播產(chǎn)生電磁波的產(chǎn)生電磁波的兩個必要條件兩個必要條件是：是： 電路諧振頻率足夠的高；電路諧振頻率足夠的高； 同時電路充分開放同時電路充分開放 LC+ +- -LC振蕩電路振蕩電路+ +- -縮小極板，縮小極板，開放電磁場開放電磁場+ +- -進一步進一步變化變化+ +- -形成振蕩形成振蕩偶極子偶極子振蕩電偶極子可以作為發(fā)射電磁波的天線振蕩電偶極子可以作為發(fā)射電磁波的天線. 赫茲赫茲首次通過實驗（首次通過實驗（18881888）實現(xiàn)了電磁振蕩）實

3、現(xiàn)了電磁振蕩的發(fā)射和接受，的發(fā)射和接受，證實證實了電磁波的存在了電磁波的存在。距麥克斯距麥克斯韋理論預(yù)言（韋理論預(yù)言（18641864年）有二十多年。年）有二十多年。感應(yīng)圈激發(fā)振子放電感應(yīng)圈激發(fā)振子放電諧振器間隙有火花諧振器間隙有火花感應(yīng)圈以感應(yīng)圈以10-10010-100周周/ /秒的頻率一次一次使火花間秒的頻率一次一次使火花間隙充電，一次次地向外發(fā)射電磁波。隙充電，一次次地向外發(fā)射電磁波。諧振器的固有頻率諧振器的固有頻率= =振子的固有頻率振子的固有頻率振蕩電偶極子t=00tT/4t=T/4T/4tT/2t=T/2t=3T/4過程瀏覽振蕩電偶極子附近的電磁場線振蕩電偶極子附近的電磁場線EH

4、Ecccc+-BH電場線與磁場線構(gòu)成相互垂直的同心圓電場線與磁場線構(gòu)成相互垂直的同心圓.電偶極子發(fā)射的電磁波中電偶極子發(fā)射的電磁波中 的方向的方向HE, 在離開電偶極子很遠(yuǎn)處，電場強度的波面和磁場在離開電偶極子很遠(yuǎn)處，電場強度的波面和磁場強度的波面趨于平面，成了平面電磁波。強度的波面趨于平面，成了平面電磁波。0p極軸極軸傳播方向傳播方向rEH四、平面電磁波的性質(zhì)四、平面電磁波的性質(zhì)uEHxo)(cos0uxtEE)(cos0uxtHH平面電磁波的波函數(shù)平面電磁波的波函數(shù)1. 電磁波的波速電磁波的波速 rru001介質(zhì)中介質(zhì)中001 c真空中真空中2.電磁波是橫波電磁波是橫波,E Hu uEHu

5、EHxou3. 3. 偏振性偏振性 , /EHuEH4. 的關(guān)系的關(guān)系,E H EH方向正交方向正交0000EHrr大小成比例大小成比例HE同相位同相位uEHxo五、電磁波的能量五、電磁波的能量設(shè)在電磁場在空間傳播設(shè)在電磁場在空間傳播2021Ewre電場能量體密度電場能量體密度 磁場能量體密度磁場能量體密度 2021Hwrm)(212020HEwrr電磁場能量體密度電磁場能量體密度 dV體積內(nèi)電磁能量體積內(nèi)電磁能量 )(udtwdAwdAdl wudAdtwdAudtS能流密度能流密度內(nèi)的能量在內(nèi)的能量在dtdt時間全部通過時間全部通過dAdA面面)(udtdAdV udAudtdl urrr

6、rHES0020201)(21HErr00EHHEEHS)(21考慮方向考慮方向HESSEHudAudtdl uwuS )(212020HEwrrrru001為能流密度矢量，也叫為能流密度矢量，也叫玻印亭矢量玻印亭矢量.S 的方向為電磁場能量的傳播方向，的方向為電磁場能量的傳播方向，與與 、 都垂直，成都垂直，成右手螺旋右手螺旋關(guān)系。關(guān)系。 SSEH六、電磁波波譜六、電磁波波譜 不同的頻段有不同對應(yīng)于不同的應(yīng)用及不同的不同的頻段有不同對應(yīng)于不同的應(yīng)用及不同的技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)域。 把電磁波按照波長或頻率的順序進行排列所形成的把電磁波按照波長或頻率的順序進行排列所形成的譜線圖譜線圖。長波長波由于波長

7、較長，繞射能力很強；（長距離通訊，導(dǎo)航）由于波長較長，繞射能力很強；（長距離通訊，導(dǎo)航）中波中波波長較長，繞射能力強；（無線電廣播）波長較長，繞射能力強；（無線電廣播）短波短波繞射能力較小，靠電離層向地面反射來傳播，能傳的較遠(yuǎn)；繞射能力較小，靠電離層向地面反射來傳播，能傳的較遠(yuǎn)； （電報、通訊，廣播）（電報、通訊，廣播）超短波超短波直線傳播，易反射，遠(yuǎn)距離需要中間站（廣播電視導(dǎo)航）直線傳播，易反射，遠(yuǎn)距離需要中間站（廣播電視導(dǎo)航）微波：微波：直線傳播，需要中間站；（通訊，雷達(dá)，加熱等）直線傳播，需要中間站；（通訊，雷達(dá)，加熱等）電磁波譜無線電波無線電波cm1 . 0m1034760nmnm10

8、65nm400nm760可見光可見光紅外線紅外線5nmnm4000.04nmnm5nm04.0紫外光紫外光x 射線射線 射線射線400500600700650550450750紫紫外外光光紅紅外外光光紫光藍(lán)光青光綠光黃光橙光紅光各色可見光的波長范圍各色可見光的波長范圍紫光：紫光：390 nm390 nm430 nm 430 nm 藍(lán)光：藍(lán)光：430 nm430 nm450 nm 450 nm 青光：青光：450 nm450 nm500 nm 500 nm 綠光：綠光：500 nm500 nm570 nm570 nm黃光：黃光：570 nm570 nm600 nm 600 nm 橙光：橙光：600