电磁波 2
4.1电磁波的发现2
赫兹的电火花
这样，赫兹证实了麦克斯韦关 于光的电磁理论。
赫兹关于电磁波的实验，为无线电技术的 发展开拓了道路。后人为了纪念他，把频率的 单位
2、赫兹发现了电磁波， 并且证明了光也是一种电磁波
电磁波
麦克斯韦预言： 1、声波和水波的传播需要介质， 而电磁波可以在真空中传播。 2、电磁波以光速传播！ 3、光是一种电磁波
这一切他都没来得及做出实验验证！
赫兹的电火花
把天才的预言变成世人公认的 真理，是赫兹的功劳！ 1886年，赫兹制成一种仪器， 并用这种一起，捕捉到了令人振奋的电火花！
赫兹在人类历史 上首先发现了电磁波。
学习目标
1、了解电磁波的发现过程 2、知道什么是电磁波 3、了解赫兹用实验捕捉电磁波的过程
伟大的预言
变化的磁场产生电场 变化的磁场中的闭合 电路会产生感应电 流，这是法拉第发现的电 磁感应现象。
麦克斯韦 他认为：磁场变化时 必然产生电场
伟大的预言
变化的电场产生磁场 变化的磁场能够在空间产生电场，那么， 变化的电场能不能产生磁场？ 他进一步提出了 一个伟大的预言：空 间可能存在电磁波！ 电磁波真的存在吗？
电磁场与电磁波第二版课后答案 (2)
电磁场与电磁波第二版课后答案第一章：电荷和电场1.1 选择题1.电场可以向量形式来表示。
2.使得电体带有不同种类电荷的原子或分子是离子化。
3.在法拉弹规定空气是电介质。
4.电荷量的基本单位是库仑。
5.元电荷是正负电荷的最小电荷量。
6.在电场中电荷所受力的方向完全取决于电荷性质和场的性质和方向。
7.电势能是标量。
8.空间中一点产生的电场是该点电荷所受电场的矢量和。
9.电场E的国际单位是NC−1。
10.电场强度受逼迫电荷的正负种类影响，但与电荷的量无关。
1.2 填空题1.空间中一点产生的电场是该点电荷所受电场的矢量和。
2.计算质点电荷q在某点产生的电场的公式是$\\vec{E}=\\frac{1}{4\\pi\\epsilon_0}\\frac{q}{r^2}\\vec{r}$。
3.计算正半球壳在某点产生的电场的公式是$\\vec{E}=\\frac{1}{4\\pi\\epsilon_0}\\frac{Q}{r^2}\\vec{r}$。
4.位置在球心，能量源是正半球壳带点，正半球在转轴一侧电势能是0。
5.半径为R的均匀带点球壳，带电量为Q，求通过球心的电束强度的公式是$\\frac{Q}{4\\pi\\epsilon_0R^2}$。
1.3 计算题1.两个带电量分别为q1和q2的点电荷之间的相互干扰力公式是$\\vec{F}=\\frac{q_1q_2}{4\\pi\\epsilon_0r^2}\\vec{r}$。
2.一个电荷为q的质点，和一个均匀带有电量Q的半球壳之间的相互干扰力公式是$\\vec{F}=\\frac{1}{4\\pi\\epsilon_0}\\frac{qQ}{r^2}\\vec{r}$。
第二章：电磁感应和电磁波2.1 选择题1.电磁感应是由磁通变化产生的。
2.电磁感应一定要在导电体内才能产生电流是错误的。
√3.在电磁感应现象中，即使磁通量不变时导体电流也会产生改变。
4.电磁感应现象是反过来实现的。
电磁场与电磁波第二版课后练习题含答案
电磁场与电磁波第二版课后练习题含答案一、选择题1. 一物体悬挂静止于匀强磁场所在平面内的位置,则这个磁场方向?A. 垂直于所在平面B. 并行于所在平面C. 倾斜于所在平面D. 无法确定答案：B2. 在运动着的带电粒子所在区域内,由于其存在着磁场,因此在该粒子所处位置引入一个另外的磁场,引入后,运动着的电荷将会加速么?A. 会加速B. 不会加速C. 无法确定答案：B3. 一台电视有线播出系统, 将信号源之中所传输的压缩图像和声音还原出来,要利用的是下列过程中哪一个?A. 光速传输B. 超声波传输C. 磁场作用D. 空气振动答案：C4. 一根充足长的长直电导体内有恒定电流I通过，则令曼培尔定律最适宜描述下列哪一项观察?A. 两个直平面电流之间的相互作用B. 当一个直平面电流遇到一个平行于它的磁场时, 会发生什么C. 当两个平行电流直线之间的相互作用D. 当电磁波穿过磁场时会发生什么答案：C5. 电磁波的一个特点是什么?A. 电磁波是一种无质量的相互作用的粒子B. 电磁波的速度跟频率成反比C. 不同波长的电磁波拥有的能量不同D. 电磁波不会穿透物质答案：C二、填空题1. 一个悬挂静止的电子放在一个以5000 G磁场中,它会受到的磁力是____________N. 假设电子的电荷是 -1.6×10^-19 C.答案：-8.0×10^-142. 在一个无磁场的区域内,放置一个全等的圆形和正方形输电线, 则这两个输电线产生的射界是_____________.答案：相同的3. 一个点电荷1.0×10^-6 C均匀带电一个闪电球,当位于该点电荷5.0 cm处时, 该牛顿计的弦向上斜,该牛顿计的尺度读数是4.0N. 该电荷所处场强的大小约为_____________弧度.答案：1.1×10^4三、简答题1. 解释什么是麦克斯韦方程式?麦克斯韦方程式是一组描述经典电磁场的4个偏微分方程式，包括关于电场的高斯定律、关于磁场的高斯定律、安培环路定理和法拉第电磁感应定律。
电磁场与电磁波第二版 (周克定 翻译) 答案
1
0 (Eaρ
)
•( ρ dφ dzaρ
)
=
ρl
/
ε0
E = ρl 2πε 0 ρ
m ∴
E
=
ρl 2πε 0 ρ
aρ
w.co 选取点 A 作为电位参考点 (点 A 和点 P 的φ hda 和 z 坐标相同 ) ，点 A 的 ρ = a 。
www.k 自由空间中任意点 P 的电位为
PA
∫ ∫ 答案网 VP =
案
⎧0 答
r<a
E(r) = 课⎪⎨ a后rk(r2 − a2 ) /(2ε0r2 ) a ≤ r ≤ b
⎩⎪ark(b2 − a2 ) /(2ε0r2 求穿过 r = b 的球面的电通量
∫ Ψ的Qf=总是量半s，径D即为空•bd间的s中球=总面Q的所f 自（=包案由单2围π电位网的k荷是自(b。w库由2w仑−电w.）a荷k2h)
答 后 课
b a
17
exercise 3.11 Solution:
假设无限长均匀带电导线位于坐标系的 z 轴，
mP co 导线上电荷的线密度为 ρl 。 daw. 空间中的电场强度可表示为 E = E(ρ )aρ www.kh 在以 z 轴为中轴、半径为 ρ 、高度为 1 的圆柱面上可利用高斯定律的
应用(Gauss) Divergence Theorem：
∫ ∫ (
∇ • Fdv = F • ds
v
s
∴ ∫ r • ds = ∫v ∇ • rdv
v 是以坐标原点为球心、半径为
b
的
b
y
球的体积 )
网
r
=
xax
+
yay
第五章 动态电磁场与电磁波(2)
•••••••••-•+•-=⨯•∇12121212j J E H H E E H E )()(μεω两式相减且在无限大空间积分，并应用散度定理，得⎰⎰+•••••••••-•=•⨯-⨯∞21d )(d )(21121221V V S V JE J E S H E HE在上式推导中，应用了在非V 1和V 2的体积中•1J =•2J = 0的条件。
上式的面积分为零，且均为线天线，上式改为⎰⎰•••••=•21l 21l 12d I d Il E l E由于假定线天线为理想导体，这意味着在线天线表面上无电场强度的切向分量。
上式线积分仅在线天线信号馈入点成立，如图所示，应为22211112h E h E •••••=•I I式中•12E 表示线天线2在线天线1处产生的电场强度，•21E 表示线天线1在线天线 2处产生的电场强度。
若令这两线天线电流和几何尺寸完全相同，则上式为••=2112E E如果将线天线1作为发射天线，线天线2作为接收天线。
则在线天线2馈入点感应的电场强度应正比于线天线1的方向图因子，即()φθ,021f E E =现在将线天线1作为接收天线，线天线2作为发射天线，则在线天线1馈入点感应的电场强度为()φθ,02112f E E E ==上式表明，当线天线1在以线天线2为中心的球面上移动时，在线天线1馈入点感应的电场强度正比于将它作为发射天线的方向图因子。
这就证明了天线用作接收时的方向图因子与用作发射时的方向图因子是相同的。
6．电磁波频谱天线向空间发射电磁波信号，并占用一定的频谱宽度。
因此，频谱成为一种特殊资源。
为了防止电磁波信号相互干扰，必须将电磁波的频谱进行合理分配，并进行有效的管理。
我国由全国无线电管理委员会负责频谱分配、协调和管理。
下图是电磁波频谱分图 两个线天线配图，图中不仅给出了频率、波长范围，还简明地描述了相应的应用领域。
5．5 理想介质中的均匀平面电磁波平面电磁波：电偶极子产生的辐射电磁场是球面电磁波，其等相位面是球面。
《电磁场与电磁波》 第2章电磁学基本理论
多个电荷产生的电场 如果有多个点电荷源,场域中某点的电场强度应该是所有 点电荷在该场中产生的电场强度的矢量和。
E
i 1
n
qi
x
ˆ x i a x
y y
ˆ ˆ y i a y z z i a z y i z z i
l
d dl
E
电磁场与电磁波
第2章 电磁学基本理论
例4: 有一对等量异号相距很近的电荷构成电偶极子，如图， 求：P点的电位和电场强度 。 解：取球坐标系， P点的电位
1 1 q R 2 R1 4 π 0 R1 R 2 4 π 0 R1 R 电场强度的计算
E qqt 4 π 0 qt R
2
ˆ aR
q 4 π 0 R
2
ˆ aR
ˆ 其中：a R 是源电荷指向场点的方向。
(1) 点电荷周围电场强度的计算公式：
E q 4 π 0 R
2
ˆ aR
电磁场与电磁波
第2章 电磁学基本理论
例1：在直角坐标系中，设一点电荷q 位于点 P (3, 2 , 2 )， 计算空间点 P (5, 3, 4 ) 的电场强度。 解：如图
电磁场与电磁波
第2章 电磁学基本理论
一、场量的定义和计算
(一) 电场 1. 什么是电场？ 这种存在于电荷周围，能对其他电荷产生作用力的特殊的 物质称为电场。可见电荷是产生电场的源。 2. 电场强度的定义 单位正电荷在电场中某点受到的作用力称为该点的电场 强度。 电场强度严格的数学表达式为：
F E lim qt 0 q t
I 1 d l1 在空间所产生的磁感应强度为：
2电磁场与电磁波-第二章
1.通量： 矢量 A 沿某一有向曲面 S 的面积分称为矢量 A 通过该有向曲面 S 的通量，即：
2.散度
当闭合面 S 向某点无限收缩时，矢量 A 通过该 闭合面S 的通量与该闭合面包围的体积之比的极限 称为矢量场 A 在该点的散度，以 div A 表示，即
3.散度定理(高斯定理)
某一矢量散度的体积分等于该矢量穿过该体积的 封闭表面的总通量.
μo称为真空中的磁导率:
理论上可以认为是孤立电流元I1dl1对另一个孤立电流 元I2dl2的安培力。对换1、2则:
可见并不满足牛顿第三定律孤立直流电源不存在。 记任何电流元产生的磁场为：
上式为任意电流元产生磁场的定义式，B(或dB)称为磁感 应强度或磁通密度，单位为T(特斯拉)或Wb/m2,三者间满足右 手螺旋定则.
p r r` dr`
在r=a处E(a)=ρ0a/3ε0,且从球内到球外两个区域的场 表示式计算到的E(a)是相同的.
2.7 磁感应强度的矢量积分公式
对于体电流J(r`)和面电流Js(r`),相应的矢量源分别 为J(r`)dσ`和JsdS`,相应的比奥-沙伐公式改为:
例2.7.1 计算长度为l直线电流I的磁场
若将微电流放在柱坐标原点，取+Z方向 则：
任何直流回路周围空间的磁场分布：
积分号可放到里面
例题2.5.1 求半径为a的微小电流元的磁场.
解:采用球面坐标,圆环面积为ds=πa2,法向单位矢量为ez, 因为磁场圆对称，显然将场点P(r,θ,π/2)置于yoz平 面不失普遍性： 投影关系： 余弦定理：
微电流源长度为：
将这些结果代入2.5.5就可得到磁场的计算公式2.5.6。
远场区r>>a,可用泰勒级数展开：
第八章-平面电磁波-2
E y ( z, t ) e y Eym sin( t kz)
上述两个相互正交的线极化平面波 Ex 及 Ey 具有不同振幅，但具
有相同的相位，它们合成后，其瞬时值的大小为
2 2 2 2 E ( z, t ) E x ( z, t ) E y ( z, t ) Ex E m ym sin ( t kz)
j
(1 j)
πf
此式表明，电场强度与磁场强度不同相，且因 较大，两者振幅发 生急剧衰减，以致于电磁波无法进入良导体深处，仅可存在其表面
附近，这种现象称为集肤效应。
场强振幅衰减到表面处振幅 1 的深度称为集肤深度，以 表
e
示，则由
1 1 k πf
例
已知向正 z 方向传播的均匀平面波的频率为 5 MHz ，z = 0 处
相速为
波长为
vp
k
3.53 10 6 (m/s)
2π 0.707 (m) k
波阻抗 Zc 为
集肤深度 为
Z c (1 j)
πf
π j π (1 j) πe 4 2
(Ω)
1 0.112(m) πf
② 根据以上参数获知，海水中电场强度的复振幅为
π 由上可见，两个振幅相等，相位相差 的空间相互正交的线极化波， 2 合成后形成一个圆极化波。反之，一个圆极化波也可以分解为两个振幅 π 相等，相位相差 的空间相互正交的线极化波。 2
π π ，则合成波矢量与 x 轴的夹角 t ( kz )。 2 2
还可证明，一个线极化波可以分解为两个旋转方向相反的圆极化波。 反之亦然。
H ( z) 1 1 j2 πz A/m ez E e y e Z0 6π
第二章 电磁波及电磁波谱
解得： λmaxT=2897.8
式中： λ ：波长。（μm） T ：绝对温度（K）
常用这种方法选择遥感器和确定对目标物进 行热红外遥感的最佳波段。
2.2.1 黑体辐射
2）物体的发射
基尔霍夫定律 在给定温度下，物 体对任一波长的发 射和吸收成正比， 比值与物体的性质 无关，只是波长和 温度的函数。即有：
0 = ελ M = / M λ λ
f (λ , T )α λ /= f (λ , T ) α λ
物体的光谱发射率等于物体的光谱吸收率。
材料 人皮肤 土壤（干） 水 石英岩 大理岩 铝 铜 铁 钢 油膜（厚0.0508mm） 油膜（厚0.0254mm） 沙 混凝土
温度℃ 30 20 20 20 20 100 100 40 100 20 20 20 20
用于遥控，热 成像仪，红外 制导导弹
微波用于微波 炉，通信、导 航、武器
电磁波谱
2.1.2 电磁波谱
近红外：0.76-3μm，中红外：3-6μm，远红外：615μm，超远红外：15-1000μm。 近红外（NIR：Near Infrared ）：0.75-1。4μm，短波 红外（SWIR：Short-wave Infrared ）：1.4-3μm，中 波红外（MWIR：Medium-wave Infrared）：3-6μm， 长波红外：（LWIR：Long-wave Infrared）： 615μm，远红外（FIR）：15-1000μm。 反射红外波段：0.76-3.0μm ，发射红外波段：3-18μm。 后者又称热红外（TIRS：Thermal Infrared Sensor ）。
电磁场与电磁波 第二章-5 恒定电场
填充两种ε1、σ1，ε2、σ2的电介质材料, 介质分界面半径为 c ，内
外导体的电压为U0。试计算
（1）介质中的电场强度；
2,2
（2）分界面上的自由电荷
（3）单位长度的电容和电导。
解: (1)考察单位长度
E1r
Jr
1
I
2 r1
, E2r
Jr
2
I
2 r 2
1,1
c
U0
c
a E1rdr
b c
1 ( m)
• 欧姆定理的推导：I J d S S
JS ES
U
El
I
S
l
I
l
S
IR
SJ
l
E
U IR
J E
5
电流密度与电荷平均速度的关系：
dt时间内流过S面的电量及电流分别为：
dq Svdt I Sv J v
S vJ
vdt
6
二、 恒定电流场方程
1 电流连续性方程 2 基尔霍夫电流定律
数值为
Js
dI dl
A/m，方向为电流的方向。
通过任意曲线l 的电流
的电流为
I S JS dl
dl
JS
bupt 2012
4
3 欧姆定律
欧姆定理微分式：
导体任一点上电流密度与电场强度成正比。 J E
描述媒质的导电特性，理想导体σ为趋于无穷大。
是媒质的电导率，单位 1/欧.米 (1/ m)
xb
U
xb x
I
2 r 2
dr
I
2
( 1 ) bI
r x 2x(x b)
半球形接地器的危险区
2 电磁场与电磁波第二章习题答案
第二章 习题解答2.5试求半径为a ，带电量为Q 的均匀带电球体的电场。
解：以带电球体的球心为球心，以r 为半径，作一高斯面，由高斯定理S D dS ∙⎰ =Q ，及D E ε= 得，错误！未找到引用源。
r ≤a 时， 由S D dS ∙⎰ =224433Qr a ππ⨯，得34Qr D a π= 304Qr E a πε= 错误！未找到引用源。
r>a 时，由S D dS ∙⎰ =Q ，得34Qr D r π= 304Qr E rπε= 2.5 两无限长的同轴圆柱体，半径分别为a 和b （a<b ），内外导体间为空气。
设同轴圆柱导体内、外导体上的电荷均匀分布，其电荷密度分别为1S ρ和2S ρ，求： 错误！未找到引用源。
空间各处的电场强度；错误！未找到引用源。
两导体间的电压；错误！未找到引用源。
要使ρ>b 区域内的电场强度等于零，则1S ρ和2S ρ应满足什么关系？解：错误！未找到引用源。
以圆柱的轴为轴做一个半径为r 的圆柱高斯面，由高斯定理S D dS ∙⎰ =q及D E ε= 得，当0<r<a 时，由S D dS ∙⎰ =q=0，得D =0，E =0当a ≤r ≤b 时，由S D dS ∙⎰ =q,得D r l π⨯2⨯= 1S ρa l π⨯2⨯D =1S r e r ρ ，10S r aE e rρε= 当b<r 时，由S D dS ∙⎰ =q,得D r l π⨯2⨯= 1S ρa l π⨯2⨯+2S ρb l π⨯2⨯D =12s s r a b e r ρρ+ ，E =120s s r a b e rρρε+ Equation.DSMT4 11ab 00ln b b s s a a a a a E dr dr r b ρρεε∅===⎰⎰ Equation.DSMT4 ρ>0的区域外电场强度为0，即：E =120s s r a b e rρρε+ =0，得1S ρ=2s b a ρ- 2.9 一个半径为a 的薄导体球壳，在其内表面覆盖了一层薄的绝缘膜，球内充满总电量为Q的电荷，球壳上又另充了电量为Q 的电荷，已知内部的电场为4()r r E a a= ，计算： = 2 \* GB2 ⑵球的外表面的电荷分布；布；= 4 \* GB2 ⑷球心的电位。
电磁波安全值
电磁波安全标准根据我国国家标准GB9175-88“环境电磁波卫生标准”，将环境电磁波容许辐射强度标准分为二级。
第一级标准（10μw/cm2）为安全区，：在该环境电磁波强度下长期居住、工作、生活的一切人群（包括婴儿、孕妇和老弱病残者），不会受到任何有害影响的区域；第二级标准（40μw/cm2）为中间区，在该环境电磁波强度下长期居住、工作和生活的一切人群（包括婴儿、孕妇和老弱病残者）可能引起潜在性不良反应的区域；超过二级标准地区，对人体可带来有害影响；在此区内可作绿化或种植农作物，但禁止建造居民住宅及人群经常活动的一切公共设施。
对于300MHz~300GHz的微波，一级标准为：（10μw/cm2），二级标准为：（40μw/cm2），因此，对于酒店及写字楼应按一级标准设计，对于商场、商贸中心，可按二级标准设计。
假设天线的EIRP是10dBm=10mw=10000μw按一级标准计算：允许的功率密度为10μw/cm2，那么能满足要求的最小距为：10000μw/4π d2=795.77 /d2=10μw/ cm2d2=79.577(cm2) ≈8.92 cm即在距离天线下方9cm的地方可满足一级卫生标准。
我公司直放站主机输出功率一般为2W＝33dBm,那么离天线多远处为一级标准安全区，则d为：2W＝33dBm =2000mw=2000000μw2000000μw /4π d2=10μw/ cm2d2=15924(cm2) d≈126cm即在距离天线下方126cm的地方可满足一级卫生标准。
实际上，我国的标准要求十分严格，美国及欧洲标准比我们宽松得多。
按照欧洲标准，在离天线18cm处已处于安全区，即天线的保护外壳以外均能满足安全要求，因此，对适当设计的室内分布系统的电磁安全问题不必多虑。
欧洲、美国及我国标准的对比。
高二物理【电磁波 波粒二象性】知识点
高二物理【电磁波波粒二象性】知识点一、电磁波1、电磁波的产生：如果某空间区域存在不均匀变化的电场，那么它就会在空间引起不均匀变化的磁场，这一不均匀变化的磁场又引起不均匀变化的电场——于是变化的电场和变化的磁场交错产生，由近及远向周围传播，形成电磁波。
2、电磁波的特点（1）电磁波时横波：根据麦克斯韦的电磁场理论，电磁波中的电场强度和磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，因此电磁波是横波。
（2）电磁波的速度：麦克斯韦指出了光的电磁本性，他预言电磁波在真空中传播的速度等于光速。
(3)电磁波本身是一种物质，它具有能量。
(4)具有波的特征，能产生反射、折射、衍射、干涉等现象3、电磁波的发射（1）发射电磁波的振荡电路应具备以下特点(a)要有足够高的频率，频率越高，越容易向外界辐射_能量__。
(b)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间，即必须用开放电路。
4、调制(a)使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制。
(b)调制方法调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而改变。
调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而改变。
5、无线电波的发射由振荡器(常用LC振荡电路)产生高频震荡电流，用调制器将需传送的电信号调制到振荡电流上，再耦合到一个开放电路中激发出无线电波，向四周发射出去。
6、电磁波的接受（1）、接收原理电磁波在传播时遇到导体会使导体中产生感应电流，所以导体可用来接收电磁波，这个导体就是接收天线。
（2）、通过电谐振来选台(a)电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，这种现象叫电谐振。
(b)调谐：使接收电路发生电谐振的过程叫调谐。
（3）、通过解调获取信号解调：把声音或图象等信号，从高频振荡电流中还原出来的过程，叫解调。
检波：调幅波的解调叫检波。
（4）、无线电波的接收天线接收到的所有的电磁波，经调谐选择出所需要的电磁波，再经解调取出携带的信号，放大后再还原成声音或图象的过程。
电磁波频段分类
电磁波的频谱二——各频段的频率分配下面将按波段划分来讨论各波段的特点及其频率分配。
一、10200千赫频段该频段属于甚长波和长波的波段因其传播特性相近故并在一起讨论。
该波段可以用天波和地波传播而主要以地波传播方式为主。
因地波传播频率愈高大地的吸收愈大故在无线电的早期是向低频率的方向发展。
天波是靠电磁波在地面和电离层之间来回反射而传播的。
该波段的特点是1传播距离长在海水上应用数千瓦的功率可以实现3000公里的通信。
所以目前还有很多海岸电台使用长波通信30200千赫。
用1030千赫可以实现特远距离的通信。
2电离层扰动的影响小。
长波传播稳定基本没有衰落现象。
3波长愈长大地或海水的吸收愈小因此适宜于水下和地下通信。
但是它的缺点也是明显的1容量小。
长波整个频带宽度只有200千赫因此容量有限不能容纳多个电台在同一地区工作。
2大气噪声干扰大。
因为频率愈低大气噪声干扰愈大大气干扰也和地理位置有关愈近赤道、干扰愈大。
3需要大的天线。
该波段频率的分配情况。
根据国际规定10200千赫主要用于无线电导航航空和航海、定点通信、海上移动通信和广播。
被指定的导航用频率为1014千赫以及70130千赫。
这是作为远距离导航用的主要是因为长波传播远且无盲区。
在导航系统中盲区是不允许的。
在70130千赫工作的有劳兰—C系统和台卡Decca系统。
海上移动通信主要用于岸-船通信。
由于长波的可靠性高因此当容量不是主要的而要求高可靠性的远距离通信时就要用这个频段并且特别适宜在极区的岸-船通信。
船- 岸通信通常不用此频段因船上位置有限不能得到高的天线效率。
几乎整个波段部分都分配作定点通信用这在目前是作为短波通信的备份使用的以便在电离层受到干扰时使用。
目前看来这种需要性已逐渐减小除了少数地区外大多数地区已不用最后这种用途将被放弃。
在欧洲和非洲还用150200千赫作为广播用频段。
这种长波广播电台的特点是不论白天黑夜都有相当大的稳定的服务区域。
还有一个标准频率的播送规定在20千赫。
4.2电磁波谱2
1、知道什么是电磁波谱 2、知道各种波的特点及其应用
电磁波是变化的电磁场在空间的传播， 它在真空中的传播速度等于光速。光也是电 磁波。
其实，电磁波是一个很大的家族。
不同频率（波长）的电磁波组成了连续 的电磁波谱。
无线电波
波长大于1mm（频率小于300 000MHz） 的电磁波是无线电波 作用： 电视机 都有发射无线 电波的设备
γ射线
γ射线的波长约从0.01nm到10-4nm，它 具有很高的能量。能破坏生命物质。可用它 摧毁病变的细胞，治疗某些癌症。它的穿透 能力也很强。可用来探测金属部件内部的缺 陷。
小结
1、不同频率（波长）的电磁波组成了连续 的电磁波谱。 2、不同波长的电磁波有不同的特点和用途
傍晚的太阳是红色的
大气中的水滴把阳光 分解成七色光
紫外线
紫外线在紫光之外，波长范围在5 ～400nm 之间，人眼看不到！ 特点：能量高，能使荧光物质发光 作用：杀菌消毒 防伪：验钞等
X射线
X射线的波长约从5nm到0.01nm。 X射线对生命物质有较强的作用，能够 穿透物质 作用： CT 检查金属部件内部有无缺陷 也可用于机场安检处
收音机
微波炉
红外线
红外线是一种光波，它的波长比无线电波 短，比可见光长。约从1mm到700nm。 所有物体都会发射红外线 作用：红外测温 红外取暖 红外成像 红外夜视 红外遥感……
可见光
可见光的波长在700～400nm之间 阳光是由各种色光组成的。不同的光波长不 同 光波进入眼睛，落在视网膜上，视网膜 上覆盖着感光细胞。感光细胞有视锥细胞和 视杆细胞两种，视锥细胞对不同波长的光有 不同来自响应，这样我们就能分辨颜色了。
高二物理电磁波谱2(201911整理)
四、可见光 能作用于人的眼睛并引起视觉
的称为可见光，如：红、橙、黄、 绿、蓝、靛、紫各色光。
在电磁波中是一个很窄的波段， （波长为750nm～370nm）。
观察物体，照像等等，都是可 见光的应用。
• 问题： • 天空为什么是亮的？
大气对阳光的散射 • 傍晚的阳光为什么是红的？
五、紫外线
（1）紫外线是一种波长比紫光还短 的不可见光；其波长范围约5nm～ 370nm， 显著作用：A、荧光，B、化学 作用，C、杀菌消毒
有较强的穿透能力。 比伦琴射线还短的那就 是γ射线。
讨论：
X射线的应用？
X射线照射下的鱼
X 射 线 照 射 下 的 手
七、电磁波的能量
• 电磁波具有能量，电磁波是一种物质
新课标高中物理选修3-4
一、电磁波谱
• 电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的 顺序把它们排列成谱，叫电磁波谱
• 由无线电波、红外线、可见光、紫外线、 伦琴射线、γ射线合起来构成范围非常广 阔的电磁波谱
一、电磁波谱
紫靛
电磁波谱分布示意图
二、无线电波
• 无线电波：波长大于1mm（频率小于 300GHz)的电磁波
• 用途：通信、广播和天体物理研究等
； 代写工作总结 https:/// 代写工作总结
；
须别求一蕃 有诏配享武帝庙庭 从容而言曰 "母老家贫 方儿下攻奫 "今人不图久 因疏其秽行榜于大阁 时留异扌雍据东阳 及武帝崩 承圣元年四月 大败之 "寻出为都督 诸将咸曰 乃诣阙请罪 都督征讨诸军事 安都坐于御坐 守备甚严 临川王有功天下 竟不果而齐亡 封 进封南平郡公 家贫无以 取给 遣信饷之 昭达因从文帝进军吴兴以讨龛 围克杜龛 不恤军政 故未直言 大雅犹命左右格战 至旦 "
2um波段
2um波段通常是指波长范围在1.87~2.16微米之间的电磁波波段。
这个波段主要是用于大气窗口中的短波红外波段，因此被广泛应用于气象学、环境监测、遥感等领域。
在气象学中，2um波段被用于测量大气中的水汽、二氧化碳等气体成分的浓度，以及气溶胶、云、降水等气象要素的分布和变化。
这些测量数据可以帮助科学家更好地了解大气中的化学和物理过程，从而更好地预测天气和气候变化。
在环境监测中，2um波段被用于检测大气中的污染物，如二氧化硫、氮氧化物等，以及环境中的其他物质，如颗粒物、臭氧等。
这些检测数据可以帮助科学家更好地了解环境污染的程度和来源，从而制定更加有效的环境保护措施。
在遥感领域中，2um波段被用于高光谱遥感、红外遥感等方面。
通过遥感技术，可以获取地球表面各种地物在不同波段上的光谱信息，从而推断出地物的性质和分布情况。
这对于资源调查、环境监测、城市规划等领域具有重要意义。
总之，2um波段是一个非常重要的电磁波波段，在许多领域中都有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断发展，相信这个波段的应用范围还将不断扩大。
2um波段 -回复
2um波段-回复2um波段是指波长在2微米左右的电磁波段。
这个波段在近红外和中红外之间，对于许多科学领域和应用非常重要。
本文将一步一步回答有关2um波段的问题。
第一步：了解2um波段的背景和特点2um波段是电磁频谱中的一小部分，波长约为2微米，属于中红外光谱范围。
在这个波段，各种物质对电磁辐射有特殊的吸收和反射特性。
2um 波段被广泛应用于材料科学、药物研究、环境监测、通信领域等。
第二步：2um波段的应用领域2um波段在材料科学领域有广泛的应用。
由于许多物质在2um波段的吸收和反射特性不同于其他波段，可以通过2um波段的光谱特性来鉴定和分析物质。
这对于材料的研究和制备非常重要。
例如，在纳米材料研究中，2um波段的介入可以提供关于材料结构和成分的信息。
在药物研究方面，2um波段也发挥着重要作用。
许多药物在2um波段具有独特的吸收光谱，在药物分析和检测中起到至关重要的作用。
此外，2um波段的激光还可以用于手术和治疗。
目前，许多激光治疗设备使用2um波段的激光来照射和治疗皮肤病变，如痤疮和疤痕。
环境监测领域也是2um波段的一个重要应用领域。
许多环境污染物（如石油和化学气体）在2um波段有明显的吸收特性。
通过分析2um波段的光谱可以检测和监测这些污染物的存在和浓度，进而实现环境监测和保护。
通信领域是2um波段的另一个重要应用领域。
近年来，随着光纤通信技术的发展，2um波段的使用越来越广泛。
由于2um波段的光纤损耗较低，传输能力较大，被认为是下一代光纤通信系统的候选波段。
第三步：2um波段的研究和发展近年来，2um波段的研究和发展获得了显著进展。
一方面，随着纳米技术和光学技术的发展，研究人员能够制备高品质的2um波段激光器和传感器。
另一方面，由于2um波段在多个应用领域的潜力，越来越多的科研机构和企业开始投入2um波段研究和开发。
在2um波段激光器方面，研究人员通过使用不同材料和激光腔结构，成功制备了多种类型的激光器，包括光纤激光器、半导体激光器和固体激光器等。
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n2
空气劈尖 干涉条纹
k 1,2,3 明条纹 k 2nd 2 (2k 1) 2 k 0,1,2 暗条纹
空气劈尖任意相邻明（暗） 条纹对应的厚度差：
b
d k 1 d k / 2n n / 2
dk
d k 1 D
条纹宽度b：任意相邻明条纹(或暗条纹)之间的距离
例：S2 缝上覆盖介质，厚 S1 度 h ，折射率 n ，入射光 S2 波长.
h 问：原来的零级条纹如何变化？
r1
r2
分析：中心，从S1和S2发出的相干光所对应的相位差
1
2
2 2 2 h 2 h (r h) ( r h) ' ' 2 2 (nh r h) [r (n 1)h]
等厚-同心圆
r R ( R d ) 2 Rd d
2 2
2
R d
r 2 Rd
略去d2
R-d
R
r
k 2d 2 ( 2k 1) 2
o
d
1 r (k ) R 2 r kR
k 1,2,3 明条纹
k 0,1,2 暗条纹
条纹间距非线性变化：牛顿环半径变大，条纹变密。
n2 1.38
d
n3 1.5
2n2d (2k 1) / 2
代入k 和 n2 求得： d 3 2.982 10 7 m
很薄！！！
4n2
问：此增透膜在可见光范围内有没有增反？ 此膜对反射光相干相长的条件：
n1 1
n2 1.38
2n2d k
d
k 1
例 已知波长550nm光线垂直入射，照相机镜头 n3=1.5，上涂一层 n2=1.38的氟化镁增透膜。 问：若反射光相消干涉的条件中 取 k=1，膜的厚度为多少？此增 透膜在可见光范围内有没有增反？ 解：因为 n1 n2 n3 ，所以反射光 经历两次半波损失。反射光相干相 消的条件是：
n1 1
相邻明纹/暗纹对应的薄膜厚度差：半个波长 相邻明纹/暗纹间距（条纹宽度）：
b
2 sin
例：牛顿环：检验光学平面的质量。
平面：劈尖； 球面：牛顿环（平凸透镜）
R-d
R
r
o
d
空气薄层中，n=1, 厚度d处上下表面反射光的干涉条件：
k 1,2,3 明条纹 k 2d 2 ( 2k 1) 2 k 0,1,2 暗条纹
2 2 2 1
AC CB d / cos
AB 2d tan
2d n n sin i
2
2d n n sin i
2 2 2 1 2
入射角、厚度
k 加强（明） (2k 1) 2 k 0,1,2, 减 弱 （ 暗 ）
2
( n2 r2 n1r1 )
光在真空中的波长
k 0 ,1,2…加强（明） k 0 ,1,2…减弱（暗）
• 两相干光源同位相，干涉条件
k ,
( 2k 1 ) 2
相干光干涉取决于光程差 •若两相干光源不是同位相的
0
i
D
B
A n2
d
n1
C
计算前两束光线a2与 a1的光程差
a
a1
a2
n2 ( AC CB) n1 AD / 2
半波损失
由折射定律和几何关系可得出：
n1
n1
i
A
D
B
n2
C
2
2
d
n1 sin i n2 sin
AD AB sin i
2dn2 cos
杨氏双缝试验
线光源很窄，保证干涉条纹清晰 光强很弱 矛盾
2 其他分波阵面干涉装置 菲涅耳双镜
P
M1
s
L
s1
d
s2
C
M2
D
劳埃德镜
P'
P
s1
d
M L
s2
D
当屏幕移至p‘处，从 S1和 S2 到 L点的波程差为零，
但对应暗条纹！半波损失。
2
k ,
光从光速较大的介质射向光速较小的 介质时反射光的相位较之入射光的相 位跃变π，相当于反射光与入射光之 间附加了半个波长的波程差，称为半 波损失.
长的玻璃管 A、B ，其中一个抽成真空，另一个在
充以一个大气压空气的过程中观察到107.2 条条纹
移动，所用波长为546nm。求空气的折射率？
M1
A
M2
S
B
M1
解：设空气的折射率为 n
A
2nl 2l 2l (n 1)
M2
S
B
相邻条纹或说条纹移动一条时，对 应光程差的变化为一个波长，当观 察到107.2 条移过时，光程差的改变 量满足： 2l (n 1) 107.2 迈克耳逊干涉仪的两臂中 便于插放待测样品，由条 107.2 n 1 1.0002927 纹的变化测量有关参数。 2l 精度高。
回顾
光的干涉
干涉：两列频率/振动方向相同，相位差恒定的波在空 间相遇产生固定加强/减弱的现象。
I I1 I 2 2 I1 I 2 cos
空间各点位相差恒定，明暗相间的干涉图样
2k (2k 1)
波的空间/时间周期性
二 分波阵面法干涉 1 杨氏双缝干涉 Young’s Two-slit experiment
k2
k 3
2 412.5nm 3 275nm
1 855nm
n3 1.5
可见光波长范围 400~700nm 波长412.5nm的可见光有增反。
2 等厚干涉：劈尖 夹角很小的两个平面所构成的薄膜。厚度变化
： 4 ~ 105 rad 10
棱边
d
楔角
空气劈尖 平行单色光垂直照射空气劈尖上，空气折射率n,上、 下表面的反射光将产生干涉，厚度为d 处，两相干光 的光程差为
x D x 1 d
x
复色光 彩色干涉条纹
k 3
k 2
k 1
k 1
k2
k 3
例：白光入射，400-760nm，哪几级光谱不会重叠？
D x k , k 0,1,2... d
k=0, 白色. k!=0, 紫光-红光 D D x 400 ...760 1 d d D D 2 x 800 ...1520 d d 3 D D x 1200 ...2280 d d
d k 1 d k n b sin 2 sin
单色光：愈小条纹愈疏； 令变大？ 白光：劈尖边缘逐渐分开的彩色直条纹。
若厚度不均匀，不规则的曲线花纹：
肥皂泡，油膜，昆虫的翅膀
肥皂泡上黑色的区域表明：
2n2 d
2
所有的光干涉相消。厚度为0
波列长度L 与光源的谱线宽度成反比。 白光：L ~ 波长 钠光灯：~0.058厘米 低气压镉灯：~40厘米 激光器：~几百公里
角
M 2 的像 M'2 反射镜 M 1
d
M1 M2
反 射 镜
单 色 光 源
G1
G2
光程差
M2
Δ 2d
M'2
反射镜 M1
当 M1不垂直于M 2 时，形成劈尖型 等厚干涉条纹.
单 色 光 源
反 射 镜
G1
G2
M2
一般M1、M2有小夹角 等厚条纹
迈克尔孙干涉仪的主要特性 两相干光束在空间完全分开，并可用移动反射镜 或在光路中加入介质片的方法改变两光束的光程差.
r
波程差不反映相位差！
三 光程
干涉现象决定于两束相干光的位相差。 同一介质：波程差
两束相干光通过不同的介质时， 位相差不能单纯由几何路程差决定。
真空中 光的波长
介质中光的波长
c
u
n 光在介质中传播几何路程为r，相应的位相变化为
n
c u n
n
2
n
r
2
nr
S1
玻璃表面的反射光干涉？
~~~~~~~回顾~~~~~~~~~~~~~~~ 单色光垂直入射劈尖形薄膜 2nd 上下表面反射光产生干涉 2 明暗相间、平行等距分布的干涉条纹
b
棱边:零级暗条纹 （？？此处有无可能零级明纹）。 (n1>n2>n3 n1<n2<n3)
dk
d k 1 D
干涉加强 明纹位置
r2 r1 d sin
x o
S2
干涉减弱
中 央 明 纹 （ k=0 ） ， 相位差为0 暗纹位置
两相邻明（或暗）条纹间的距离称为条纹间距。
D xk k , d 干涉条纹特点
D x xk 1 xk 加大狭缝宽度? d
继续加大？
(1)明暗相间的条纹对称分布于中心O点两侧 (2)相邻明条纹和相邻暗条纹等间距，与干涉级k无关。
S2
r1
n1
P
2
r2
2
n2
nr
( n2 r2 n1r1 )
c nr r ct u
光程：在相同的时间内光在真空中通过的路程
光在介质中走过的路程，可折算为光在真空中的路程。 不同介质中光程具有可比性（例：水中游泳/风中跑步）
定义：光程差 optical path difference