论电磁波的产生及传播
电磁波的产生和传播
电磁波的产生和传播电磁波是一种由电场和磁场相互作用产生的波动现象。
这种波动形式的存在和传播使得无线电通讯、雷达和电视广播等成为可能。
电磁波的产生主要有两种方式:电荷振动和电流变化。
当不同电荷之间出现相对运动时,就会发生电荷振动,这种振动会产生电磁波。
而当电流在导体中发生变化时,也会产生电磁波。
这两种方式产生的电磁波在性质上是相同的,它们都具有相同的频率、波长和速度。
电磁波的传播是指电磁波从一个空间点向外传播的过程。
这种传播过程具有很强的直线性,是沿着波的传播方向进行的。
电磁波可以通过真空传播,也可以通过各种物质介质传播。
传播的速度取决于介质的折射率和电磁波的频率,而波长则取决于电磁波的频率。
电磁波的传播有两种基本模式:平面波和球面波。
平面波是指电磁波以平行于地面或平行于某个表面的方式传播,这种传播方式具有很强的直线性,适合用于远距离的通信。
而球面波是指电磁波以球形扩散的方式传播,这种传播方式适合用于近距离的通信。
在电磁波传播的过程中,波与物体之间发生交互作用,包括反射、折射、散射等。
反射指电磁波在物体表面发生反弹的现象,这种现象是由于波在不同介质中的折射率不同而导致的。
在电磁波与物体相互作用时,物体会对电磁波进行吸收和散射,这种散射过程对于无线电通讯和雷达遥感等具有重要的应用价值。
总而言之,电磁波的产生和传播是电磁学的重要研究领域,对于现代通信技术的发展具有重要的意义。
通过深入了解电磁波的产生和传播,我们可以更好地理解电磁波的特性和规律,进一步推动科学技术的发展。
电磁波解释电磁波的产生和传播
电磁波解释电磁波的产生和传播所谓电磁波,是一种由电场和磁场交替变化而形成的能量传播现象。
在物理学中,电磁波被广泛应用于通信、无线电、雷达、光学等领域。
在本文中,我们将探讨电磁波的产生和传播的原理。
一、电磁波的产生电磁波的产生与电荷的振荡有关。
当电荷或电流以一定频率振荡时,就会产生电场和磁场的变化,进而形成电磁波。
根据麦克斯韦方程组的推导,当电场和磁场的变化满足一定条件时,电磁波就会产生。
具体来说,电磁波的产生是由振荡电荷所引起的,这些振荡电荷首先产生变化的电场,在电场变化的同时,还会引起相邻区域的磁场发生变化。
这样电场和磁场就会交替变化形成电磁波。
二、电磁波的传播电磁波是一种纵横交错的波动现象,它在真空和介质中传播的速度是相同的,即光速。
电磁波的传播遵循波动方程,即麦克斯韦方程组。
根据麦克斯韦方程组的推导,电磁波的传播是通过电场和磁场的互相作用而实现的。
电磁波在传播过程中,电场和磁场交替变化,沿着传播方向形成交替的垂直振荡。
电磁波的传播可以分为垂直于传播方向的电场和磁场振荡,它们的振动方向互相垂直,并且垂直于传播方向。
电磁波在真空中传播的速度是光速,这是因为真空中没有任何介质,电磁波在传播过程中不会受到任何阻力。
而在介质中传播时,电磁波的速度会略微降低,这是因为介质中的原子、分子会对电磁波的传播产生阻碍。
三、电磁波的特性1. 频率和波长:电磁波的频率和波长存在着确定的关系,即c=λν,其中c为光速,λ为波长,ν为频率。
2. 能量和强度:电磁波的能量和强度与电场和磁场的振幅有关,振幅越大,能量和强度越大。
3. 极化状态:电磁波可以存在多种极化状态,包括线偏振、圆偏振和未极化等。
4. 散射和折射:当电磁波遇到介质的边界时,会发生散射和折射的现象。
散射是指电磁波在边界上反射并改变传播方向,折射是指电磁波穿过边界进入新的介质中传播。
综上所述,电磁波是由电场和磁场交替变化而形成的能量传播现象。
电磁波的产生与电荷的振荡有关,而电磁波的传播则是通过电场和磁场的相互作用实现的。
电磁波的产生和传播知识点总结
电磁波的产生和传播知识点总结电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的一种能量传播形式。
它在现代科学和技术中具有广泛的应用。
本文将对电磁波的产生和传播的相关知识点进行总结。
1. 电磁波的产生电磁波的产生是由运动的带电粒子所引起的。
当带电粒子加速或减速运动时,会产生电场和磁场的变化,从而形成电磁波。
其中,电场和磁场相互垂直并且相互垂直于波的传播方向。
2. 电磁波的特性电磁波具有电场和磁场的振荡变化特性。
电磁波可分为不同波长和频率的波段,包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
根据波长的不同,电磁波可以分为长波、中波、短波和超短波等。
3. 电磁波的传播电磁波在真空中传播的速度是光速,约为每秒3×10^8米。
电磁波可以在空气、水、金属等不同媒质中传播,但其传播速度会受到媒质影响而减小。
此外,电磁波在传播过程中会发生折射、反射和衍射等现象。
4. 电磁波的应用电磁波在通信、雷达、遥感、医学影像、物质分析等领域均有广泛应用。
无线电波被用于无线通信和广播电视传输;红外线被用于热成像和红外线通信;可见光被用于照明和光通信等。
另外,电磁波也被用于医学诊断、治疗和材料检测等方面。
5. 电磁波的危害与保护电磁波的长期暴露可能对人体健康产生一定的影响,如电离辐射(如X射线和γ射线)对人体组织和细胞的损伤作用。
因此,应该采取一些保护措施,如加强辐射防护、减少暴露时间和距离等。
总之,电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的一种能量传播形式。
它具有不同波长和频率的特性,通过加速带电粒子的运动产生。
电磁波在空间中以光速传播,能够在各种媒质中传播并发生折射、反射和衍射等现象。
它在通信、医学、科学研究等领域具有广泛的应用。
然而,人们也应该注意电磁波对人体健康的潜在危害,采取相应的防护措施。
电磁波的产生和传播
电磁波的产生和传播电磁波是一种由电场和磁场相互变化而产生的波动现象。
它们以光速传播,具有特定的频率和波长。
本文将介绍电磁波的产生和传播原理,以及在日常生活中的应用。
一、电磁波的产生原理电磁波产生的基本原理是通过电流在导体中流动时,会产生与电流方向垂直的磁场。
同时,变化的磁场会产生电场。
由于电场和磁场的相互耦合作用,就形成了电磁波。
在电磁波产生的过程中,两个重要的要素是振荡电荷和共振现象。
当电荷在振荡时,会产生变化的电场和磁场;而共振现象会使振幅不断增大,从而产生强大的电磁辐射。
二、电磁波的传播方式电磁波的传播方式主要有以下两种:1. 辐射传播:当振动电荷在空间中发生变化时,会产生电磁波,并以辐射的形式传播出去。
辐射传播是电磁波最主要的传播方式,广泛应用于通信、无线电和电视等领域。
2. 导体传播:电磁波在导体中传播时,会激发导体内的电荷振荡,并形成电流。
这种传播方式主要适用于高频信号的传输,例如微波炉里的加热。
三、电磁波的频率和波长电磁波的频率和波长是描述电磁波特性的两个重要参数。
频率指的是波动在一定时间内重复的次数,单位是赫兹(Hz);波长则指的是波动在空间中重复的距离,单位是米(m)。
电磁波的频率和波长之间有一个固定的关系,即波速等于频率乘以波长。
在真空中,电磁波的速度是光速,约为3×10^8 m/s。
因此,我们可以通过频率和波长的关系来计算电磁波的传播速度。
四、电磁波在生活中的应用电磁波在日常生活中有广泛的应用,包括但不限于以下几个方面:1. 通信:电磁波作为无线通信的基础,广泛应用于手机、电视、无线网络等领域。
通过调制不同频率的电磁信号,我们可以实现信息的传递和接收。
2. 医疗:医学影像技术中的X射线、核磁共振(MRI)和超声波等,都是利用电磁波对人体进行诊断和治疗的重要手段。
3. 家电:微波炉利用微波电磁波来加热食物;遥控器通过红外线电磁波与电器进行通信;无线充电器则利用电磁波来传输能量。
电磁波的产生与传播
电磁波的产生与传播电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的一种波动现象。
它在很多领域中都具有重要的应用,比如通信、无线电、雷达等。
本文将介绍电磁波的产生、传播以及相关的知识。
一、电磁波的产生电磁波的产生是由震荡的电荷引起的。
当电荷受到扰动时,将产生电场和磁场的振荡。
这种振荡会以波的形式传播,即电磁波。
电磁波的产生需要两个条件:有震荡的电荷和对应的电场和磁场。
电荷的震荡可以由振荡电路或者震荡分子引起。
在振荡电路中,电子在电流的作用下来回振荡,从而产生了电磁波。
二、电磁波的传播电磁波的传播是指电磁波沿着空间传递的过程。
它可以在真空中传播,也可以在介质中传播。
电磁波传播的速度是光速,约为每秒3×10^8米。
电磁波传播的速度与电场和磁场的相互变化有关。
当电磁波传播时,电场和磁场的变化是相互关联的,它们以垂直相互作用的方式传播。
电磁波传播的方式主要有两种:平面波和球面波。
平面波是指电磁波沿着平面传播,波前呈平行于地面的直线。
球面波是指电磁波在三维空间中以球面的方式传播,波前呈球面。
三、电磁波的特性电磁波有很多特性,如频率、波长、振幅等。
频率是电磁波每秒钟振动的次数,单位是赫兹(Hz)。
频率越高,波动的速度越快,波长越短。
波长是电磁波一个完整波动的长度,通常用λ表示,单位是米(m)。
振幅是电磁波的最大振动幅度,表示电磁波的能量大小。
振幅越大,能量越高,反之亦然。
电磁波的强度与振幅的平方成正比。
除了频率、波长和振幅,电磁波还具有极化、干涉、衍射等特性。
极化指的是电磁波振动方向的选择性;干涉是指两个或多个电磁波相互叠加形成的干涉图样;衍射是指电磁波通过障碍物后形成的衍射图样。
四、电磁波的应用电磁波在很多领域中有广泛的应用。
通信领域是电磁波应用最为广泛的领域之一。
无线电、电视、手机、卫星等通信设备都是基于电磁波传输信息的原理。
雷达技术利用电磁波的特性,可以远距离探测目标并获取相关信息。
雷达广泛应用于航空、军事、气象等领域。
神奇的电磁科普揭秘电磁波的产生和传播
神奇的电磁科普揭秘电磁波的产生和传播电磁波是一种特殊的波动现象,是由电场和磁场相互作用而产生的波动现象。
电磁波在生活中扮演着重要的角色,例如,无线通信、电视、无线网络等都离不开电磁波的传播。
今天,我们将揭秘电磁波的产生和传播的奥秘。
一、电磁波的产生电磁波的产生有两种方式:通过电流和通过振荡器。
首先我们来看电流产生的电磁波。
1. 电流产生的电磁波当电流通过导体时,会形成电场和磁场。
当电流改变时,电磁场也会随之改变,从而产生电磁波。
这是由麦克斯韦方程组得出的结论。
电磁波的频率和波长与电流的频率和波长相关,通过调节电流的频率和波长,我们可以改变电磁波的特性。
2. 振荡器产生的电磁波振荡器是一种能够周期性地产生电磁波的装置,常见的振荡器包括天线、发射器等。
当振荡器被激发时,它会周期性地改变电场和磁场,从而产生电磁波。
不同种类的振荡器产生的电磁波具有不同的频率和波长。
二、电磁波的传播电磁波的传播是指电磁波从一个地点到另一个地点的传输过程。
电磁波的传播是通过振荡的电场和磁场相互作用而完成的。
1. 真空中的传播在真空中,电磁波的传播不受任何物质的阻挡。
电磁波在真空中传播的速度等于光速,约为3.00 × 10^8米/秒。
这是由于真空中没有任何粒子,电磁波能够不受阻碍地前进。
2. 介质中的传播当电磁波传播到介质中时,情况就有所不同了。
介质中的原子或分子会对电磁波进行吸收、散射和传播。
这导致了电磁波在介质中传播速度减小并发生折射的现象。
3. 折射现象当电磁波从一种介质进入另一种介质时,由于两种介质的光密度不同,电磁波会发生折射现象。
根据斯涅尔定律,入射角和折射角之间的正弦比等于两种介质的光密度之比。
这种折射现象解释了为什么将光线从水中引到空气中时,光线会发生弯曲的现象。
4. 散射现象当电磁波传播到物体的表面时,会与物体上的粒子发生作用。
这种作用导致电磁波在不同方向上的散射。
我们可以通过散射现象来观察到天空为什么是蓝色的。
电磁波的产生和传播
电磁波的产生和传播在自然界中,电磁波是一种重要的物理现象。
它们广泛应用于通信、医疗、科学研究等各个领域。
本文将探讨电磁波的产生和传播,揭示其背后的原理和应用。
一、电磁波的产生电磁波是由电场和磁场相互耦合产生的。
当有电子在导体中运动时,就会产生电流,而电流会产生磁场。
同时,电流也会引发电场的变化。
当这两个场相互作用时,它们相互耦合并传播,形成电磁波。
二、电磁波的传播电磁波是以光速传播的,它们可以在真空和介质中传输能量和信息。
在传播过程中,电磁波会遵循一些基本的规律:1. 平面波特性:电磁波以波的形式传播,具有一定的频率和波长。
2. 反射和折射:当电磁波遇到不同介质的界面时,会发生反射和折射现象,这使得电磁波能够在不同介质之间传播。
3. 衰减和衍射:电磁波会在传播过程中经历衰减,衰减的程度与介质的性质相关。
此外,电磁波还会在障碍物周围发生衍射现象。
三、电磁波的分类根据频率的不同,电磁波可以分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同类型。
1. 无线电波:频率低于1兆赫兹的电磁波被归类为无线电波,用于广播、通信等领域。
2. 微波:频率介于1兆赫兹至300吉赫兹之间的电磁波被称为微波,广泛应用于通信、雷达、微波炉等。
3. 红外线:频率介于300吉赫兹至400兆赫兹的电磁波属于红外线,广泛应用于红外线摄像、遥控器等。
4. 可见光:频率介于400兆赫兹至800兆赫兹之间的电磁波可见光,是人眼可见的光谱范围。
5. 紫外线:频率介于800兆赫兹至30千兆赫兹的电磁波为紫外线,常用于紫外线杀菌、紫外线检测等。
6. X射线和γ射线:频率高于30千兆赫兹的电磁波属于X射线或γ射线,被广泛用于医学影像检查、工业检测等领域。
四、电磁波的应用电磁波具有广泛的应用价值,改变了人类的生活和工作方式。
1. 通信领域:无线电波、微波和光纤等电磁波的应用使得人们可以进行远距离的语音和数据通信。
2. 医疗领域:X射线和γ射线可以用于医学影像检查和肿瘤治疗,红外线和激光可用于物理治疗和美容应用等。
电磁波的产生和传播
电磁波的产生和传播电磁波是一种无形的物质传播形式,它由电场和磁场交替产生,并以波动的形式传播。
电磁波的产生需要电荷的加速运动,而电磁波的传播则受到媒介的限制。
本文将探讨电磁波的产生和传播的相关知识。
一、电磁波的产生电磁波的产生是由电荷的加速运动所引起的。
对于单个电荷的加速运动,它会产生电场和磁场的变化,从而形成电磁波。
例如,当我们在电子束管中加速电子时,电子的加速运动会产生电磁波,而这些电磁波被显示器的荧光屏接收和显示出来。
电磁波也可以由多个电荷的集体加速运动所产生。
当有很多电荷在同一时间和空间内加速运动时,它们产生的电场和磁场相互叠加,从而形成更为复杂的电磁波。
这就是我们在日常生活中接触到的无线电波、微波、可见光等。
二、电磁波的传播电磁波的传播需要媒介的存在,例如空气、水、金属等。
在传播过程中,电场和磁场以垂直于传播方向的方式交替变化,形成所谓的电磁波的横波。
电磁波的传播速度是一个恒定值,即光速。
光速在真空中约为每秒299,792,458米,而在其他介质中会发生变化,但仍保持一个相对恒定的数值。
电磁波的速度非常快,因此我们能够迅速收到通过电话、电视和无线网络传输的信息。
在经过介质后,电磁波的频率和能量可能发生改变。
例如,可见光的频率较高,能量较大,因此能够穿透较薄的物体,而不能穿透较厚的物体。
电磁波的传播还受到物体材料的吸收、反射和散射等因素的影响。
三、电磁波的应用电磁波的应用非常广泛,几乎渗透到我们生活的方方面面。
例如,无线电波被应用于通信领域,使我们能够通过手机或无线电设备进行远程通信。
微波被应用于微波炉,通过被加热物质的分子共振来加热食物。
可见光则是我们日常生活中常用的照明方式。
电磁波还被应用于医学领域。
例如,X射线可以穿透人体组织,用于医学影像学的诊断;核磁共振(NMR)则可以通过磁场和无线电波与人体内的原子核相互作用,提供更加精细的图像。
此外,电磁波还被应用于遥感、天文学、雷达、雷射、核能等领域。
电磁波的产生与传播
电磁波的产生与传播电磁波是由电场和磁场交替变化而产生的一种能量传播形式。
它具有电磁性质和波动性质,并在自然界中广泛存在和应用。
本文将探讨电磁波的产生机制、传播特性以及其在现代通讯和科学技术领域中的应用。
一、电磁波的产生机制电磁波的产生基于电磁场的变化。
当电流通过导线时,会产生一个围绕导线的磁场。
而当磁场随时间发生变化时,就会在空间中产生一个变化的磁场。
根据法拉第电磁感应定律,这个变化的磁场又会激发出相应的电场。
这样,电场和磁场就不断地相互作用、变化、传播,形成电磁波。
二、电磁波的传播特性1. 频率和波长:电磁波的频率和波长之间存在着确定的关系,即波速等于频率乘以波长。
波速是一个恒定值,通常用光速来表示,约等于3×10^8米/秒。
不同频率的电磁波对应着不同的波长,例如无线电波的波长通常在几米到几十米之间,而可见光的波长则在几百纳米到几百皮米之间。
2. 传播方式:电磁波的传播方式可以分为直线传播和辐射传播两种。
在直线传播中,电磁波会按照直线路径传播,不会发生偏折。
而在辐射传播中,电磁波会从辐射源中向外辐射,形成球面波。
在自由空间中,电磁波的传播速度快、无阻尼,可以保持较长的传播距离。
3. 电磁波的通量:电磁波的强度可以用波的能量通量来表示。
能量通量与电磁波的强度成正比,与波长的平方成反比。
当电磁波传播的距离增加时,能量通量会随之减小。
这是因为电磁波在传播过程中会逐渐扩散,能量在空间中的分布变得更加稀疏。
三、电磁波的应用1. 通信技术:无线电、电视、手机和卫星通信等都是利用电磁波进行信息传输的技术。
不同频率的电磁波可以用于不同的通信系统,实现远距离的信息传递。
其中,微波通信是一种常用的无线通信技术,它利用微波频段的电磁波实现了高速、大容量的数据传输。
2. 医疗诊断:电磁波在医疗诊断中有着广泛应用。
X射线和γ射线都是高能电磁波,它们可以穿透物体,被用于影像学检查。
而超声波则是一种机械波,可以通过人体组织的传播和反射来产生影像,常用于妇科和心脏等器官的检查。
电磁波的产生与传播
电磁波的产生与传播电磁波是指由变化的电场和磁场相互作用而产生的一种波动现象。
它具有波动性和粒子性的特征,既可以传播空气、水和固体物质中,也可以在真空中传播。
本文将分析电磁波的产生与传播的原理和过程。
一、电磁波的产生电磁波的产生与电磁场的变化密切相关。
当电磁场中的电流或电荷发生变化时,就会产生变化的电场和磁场。
这种变化的电场和磁场相互作用,便会激发电磁波的产生。
具体来说,当电流通过导线时,周围就会形成磁场。
而当电流的方向或大小发生变化时,磁场也会相应地发生变化。
这种变化的磁场又会引起周围的电场发生变化,从而形成变化的电场和磁场。
这样,电场和磁场就在空间中相互交替变化,进而形成了电磁波。
二、电磁波的传播电磁波的传播是通过空间中的振动粒子传递能量的过程。
电磁波传播的基本模型是电磁波的平面波模型。
平面波由电场和磁场垂直于传播方向振动构成,并且电场和磁场之间的振动是同步进行的。
电磁波在传播过程中,会受到介质的影响。
介质可以是固体、液体或气体,也可以是真空。
不同的介质对电磁波的传播速度和传播特性有一定的影响。
在真空中,电磁波的传播速度是光速,约为30万公里/秒。
当电磁波传播到介质中时,由于介质的不同,传播速度会发生变化。
根据介质的性质不同,电磁波传播时会发生折射、反射和衍射等现象。
折射是指电磁波传播到介质中时,由于介质的光密度不同,会发生传播方向的改变。
反射是指电磁波遇到介质的边界时,会从边界处反射回去。
而衍射则是指电磁波传播到障碍物后,会沿着障碍物的边缘弯曲传播。
这些现象都是电磁波传播特性的重要表现。
三、应用与发展电磁波在现代社会的通信、医学、能源等领域都有重要的应用。
无线通信技术的发展,使得人们能够通过无线电波传送声音、图像和数据。
医学中的核磁共振、X射线等影像技术,都是基于电磁波的原理。
太阳能、风能等可再生能源的开发,也离不开对电磁波特性的研究。
随着人类对电磁波认识的深入,我们将能够更好地利用电磁波的特性,满足人类社会对信息传输、医疗保健和能源需求的不断增长。
电磁波的产生与传播
电磁波的产生与传播电磁波是由变化的电场和磁场相互作用产生的一种波动现象。
它在许多领域中起着重要的作用,包括通信、无线电、雷达等。
本文将介绍电磁波的产生原理以及它们在空间中传播的特点。
一、电磁波的产生电磁波的产生是由变化的电场和磁场相互作用而产生的。
当电流通过导线时,会产生一个围绕着导线的磁场。
当电流变化时,磁场也会随之变化。
根据法拉第电磁感应定律,变化的磁场会产生一个环绕着导线的电场。
这样,电场和磁场就相互作用起来,形成了电磁波。
在产生电磁波的过程中,频率是一个重要的参数。
频率是指在单位时间内波的周期性重复的次数。
频率越高,波的周期性变化就越快,波长就越短。
常见的电磁波包括无线电波、微波、红外线、可见光等,它们分别具有不同的频率范围和波长。
二、电磁波的传播特性电磁波的传播具有几个重要的特点。
首先,电磁波是横波。
在电磁波传播的过程中,电场和磁场垂直于传播方向,在空间中形成了垂直振动的波动形态。
其次,电磁波在真空中传播的速度是光速,即3×10^8米/秒。
光速是自然界的极限速度,所有其他物质传播的速度都小于光速。
这也是为什么电磁波在通信中起到重要作用的原因,因为它的传播速度非常快。
此外,电磁波可以受到物体的衍射、反射和折射等影响。
当电磁波遇到障碍物时,会发生衍射现象,即波通过障碍物的缝隙时出现弯曲。
在与界面相交时,电磁波会发生反射和折射,即波从一个介质传播到另一个介质时改变传播方向。
最后,电磁波的传播可以通过天线进行辐射和接收。
天线可以将电磁波的能量转化为电信号,或将电信号转化为电磁波辐射出去。
在通信和无线电技术中,天线扮演着关键的角色。
三、应用领域电磁波在许多领域中得到广泛应用。
其中最为人熟知的是通信领域。
无线电通信、移动通信、卫星通信等都离不开电磁波的传播和接收。
此外,电磁波还在雷达、导航系统、遥感技术等方面发挥重要的作用。
雷达利用电磁波的反射和散射来探测周围环境,导航系统利用电磁波进行定位和导航,遥感技术利用电磁波进行地球观测和环境监测等。
电磁波的产生和传播
电磁波的产生和传播电磁波是一种由电场和磁场相互作用而产生的能量传播方式,是光、射线、无线电波等的基础。
电磁波广泛应用于通信、雷达、电视、医疗、科学研究等各个领域。
本文将详细讨论电磁波的产生和传播。
1. 电磁波的产生电磁波的产生是由于变化的电场可以产生变化的磁场,变化的磁场也可以产生变化的电场,这种相互作用产生的波就是电磁波。
要产生电磁波,一般需要具备以下条件:(1)需要有电场和(或)磁场的变化。
(2)电场和磁场方向要互相垂直。
(3)电场和磁场的变化速率要足够快。
举个例子,我们可以通过给电线上施加交流电压来产生电磁波。
在电源中,电压是交变的,这就导致了电线中电场和磁场的交替变化,最终产生了电磁波。
此外,射线、雷达等设备也可以通过电路的震荡来产生电磁波。
2. 电磁波的传播电磁波的传播是由于由电场和磁场相互作用而形成的一种振动能量的传输方式。
在电场和磁场相互垂直的介质中,电磁波直线传播的速度是光速299792458 m/s。
在真空中,由于没有物质的阻挡,电磁波可以无阻尼地传播。
在常见的物体中,电磁波大都是以射线的形式传播。
电磁波在传播过程中也会发生反射、折射和衍射现象。
当电磁波传播到边界处时,一部分能量会反射回去,一部分会穿透过去,另一部分则发生折射。
折射现象是由于在介质边界处电磁波传播速度不同所引起的。
相同的电磁波在不同介质中的速度不同,这也就导致了它们在传播过程中路径的改变。
衍射现象是由于电磁波在传播过程中受到障碍物的摆阻而发生的。
在无线电通信中,电磁波的传播距离往往与其频率有关。
较低频率的电磁波往往能够更容易地穿透建筑物,较高频率的电磁波则更容易被障碍物吸收。
此外,在大气中还会出现电离现象,这也会影响无线电信号的传播。
总的来说,电磁波的产生和传播是一个复杂的过程,其应用范围之广、形式之多样令人叹为观止。
无论是通信、雷达、电视、医疗、还是科学研究,电磁波都在其中发挥着重要作用。
解释电磁波的产生和传播原理
解释电磁波的产生和传播原理电磁波是一种无线电波,是由电荷的加速或震荡产生的,它们传播的速度与光速相同。
电磁波是由电场和磁场以垂直于彼此的方式相互作用而产生的波动,我们可以通过Maxwell方程组来解释电磁波的产生和传播原理。
首先,电磁波的产生与电荷的加速或震荡有关。
当电荷在空间中加速或震荡时,就会产生电场和磁场的变化。
电场的变化会引发磁场的变化,而磁场的变化又会进一步改变电场。
这种相互耦合的变化给电磁波的传播提供了动力源。
其次,电磁波的传播需要介质的支持。
在真空中,电磁波的传播速度为光速,而在介质中,传播速度会减小。
介质中的电磁波传播需要借助介质分子或原子的振动来实现。
当电磁波传播到介质中时,电场和磁场的变化会对介质中的电荷产生作用力,使其发生振动。
这种振动沿着电磁波的传播方向扩散,从而实现了电磁波在介质中的传播。
此外,电磁波的传播是通过电场和磁场的相互作用实现的。
根据Maxwell方程组,电场和磁场的变化会相互产生,形成电磁场的传播。
具体而言,当电场的变化引发磁场的变化时,根据法拉第电磁感应定律,磁场的变化会在空间中产生感应电场。
这个感应电场会进一步引发磁场的变化,形成一个连续的循环。
正是由于电场和磁场的相互作用,电磁波才能够在空间中传播。
最后,电磁波的传播有着一定的传播特性。
电磁波可以绕过障碍物传播,这是因为电磁波在传播过程中不会与物质发生直接的相互作用。
同时,电磁波的传播距离也受到衰减的影响,随着传播距离的增加,电磁波的能量会逐渐减弱。
此外,电磁波的传播速度在真空中是恒定的,而在介质中会有所降低。
总之,电磁波的产生和传播是由电场和磁场的相互作用而实现的。
当电荷加速或震荡时,会产生电磁场的变化,进而形成电磁波。
电磁波的传播需要介质的支持,介质中的分子或原子振动实现了电磁波的传输。
通过Maxwell方程组可以解释电磁波的产生和传播原理,电磁波具有特定的传播特性和衰减规律。
正是电磁波的产生和传播原理,使得我们能够应用无线电技术,实现信息的传递和通信的发展。
电磁波的产生和传播
电磁波的产生和传播电磁波是一种由电磁场产生并传播的波动现象。
它具有电场和磁场的相互作用,能够在真空中传播。
电磁波在我们的日常生活中起着重要的作用,使得无线通信、雷达和卫星导航等现代科技得以实现。
一、电磁波的产生电磁波的产生源于电荷的加速运动。
当电荷发生加速时,它会产生变化的电场和磁场。
这种不断变化的电场和磁场之间相互作用,并在空间中传播,形成电磁波。
例如,当我们打开收音机收听广播时,电磁波是由发射台发送出来的。
发射台中的电子会通过电压的变化而产生加速度,从而产生电磁波。
类似地,无线电通信、手机信号传输等都是通过电磁波的产生和传播来实现的。
二、电磁波的传播电磁波在空间中的传播遵循电磁场的波动定律。
根据麦克斯韦方程组,电磁波的传播速度等于真空中的光速,即3×10^8米/秒。
电磁波可以分为不同的频段,包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
不同频段的电磁波具有不同的特性和应用。
例如,无线电波用于无线通信和广播,可见光用于照明和光学传输,X射线用于医学影像。
在电磁波传播过程中,它可以在空间中传播,也可以在物质中传播。
当电磁波遇到各种物质时,会发生传播现象的变化。
例如,当电磁波经过材料时,会发生折射和散射现象。
这些现象使得我们能够利用电磁波进行光学传输和成像。
此外,电磁波还具有传播的能量和动量。
它们可以将能量从一个地方传递到另一个地方,从而实现信息的传输和能量的转化。
这是电磁波在通信和能源领域具有广泛应用的原因之一。
总结电磁波的产生和传播是由电荷的加速引起的。
电磁波可以在空间中传播并遵循电磁场的波动定律。
不同频段的电磁波具有不同的特性和应用。
电磁波的传播能够实现信息的传输和能量的转化。
电磁波在我们的生活中扮演着重要的角色,对无线通信、医学影像和科学研究等方面起着至关重要的作用。
电磁波与光理解电磁波的产生与传播
电磁波与光理解电磁波的产生与传播电磁波与光:理解电磁波的产生与传播电磁波是一种横波,由电场和磁场相互作用而产生。
在物理学中,电磁波包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不同波长和频率的一系列波动现象。
本文将介绍电磁波的产生与传播过程。
一、电磁波的产生电磁波产生的基础是振荡电荷和振荡电流。
当电子在电路中来回震荡时,会产生变化的电场和磁场,从而形成电磁波。
电磁波的振幅表示电场和磁场的强度,而频率表示振动的快慢,与振荡源的振动频率一致。
二、电磁波的传播电磁波通过介质传播时,会发生折射和反射等现象。
当电磁波通过两种介质之间的边界时,会发生折射现象,即改变传播方向和速度。
折射现象是由于不同介质中的光速不同造成的。
根据斯涅尔定律,光线在两个介质界面发生折射时,入射角和折射角之间的正弦值与两个介质的折射率之比相等。
当电磁波遇到不透明的障碍物时,会发生反射现象。
反射是指电磁波在遇到障碍物后,部分能量被返回到原来的介质中。
根据反射定律,入射角和反射角之间的角度相等。
反射现象在很多领域都有应用,如镜子、光学器件等。
三、电磁波的频谱电磁波的频谱是指按照频率和波长划分的各种电磁波。
根据频率从低到高划分,电磁波的频谱可分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
不同频段的电磁波具有不同的特性和应用场景。
例如,无线电波广泛应用于通信领域,而可见光则是我们日常生活中所能感知到的光线。
四、光的双性光具有波动性和粒子性的双重特性,这一概念由爱因斯坦提出。
根据光的波动性理论,光通过空间传播时呈现出波动的特性,如折射、干涉和衍射等现象。
而根据光的粒子性理论,光是由光子组成的,每个光子都具有一定的能量和动量。
这种波粒二象性对于解释光的行为和相互作用起到了重要的作用。
综上所述,电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的横波,并通过介质的折射和反射等现象传播。
在电磁波的频谱中,不同频段的波长和特性各不相同。
电磁波的产生与传播
电磁波的产生与传播电磁波是一种由电场和磁场相互交织形成的物理现象,它在现代通信、无线电和电子设备中起着至关重要的作用。
本文将探讨电磁波的产生和传播过程。
一、电磁波的产生电磁波的产生源于运动的电荷。
当电荷在空间中加速或减速时,会产生电磁辐射。
这是因为当电荷加速时,会发出变化的电场,同时也会引发磁场的变化。
这样不断变化的电场和磁场相互支撑、相互作用,从而形成电磁波。
根据麦克斯韦方程组,电磁波的频率与波长之间存在一定的关系。
频率指的是波动的次数,而波长则是波动的长度。
以光波为例,它是一种电磁波,其频率范围在红外线、可见光和紫外线之间,波长范围则在几百纳米到几百皮米之间。
二、电磁波的传播电磁波是以光速传播的。
这是因为电磁波的传播速度取决于电磁场的性质,而电磁场与真空中的光速相等,约为每秒3×10^8米。
当电磁波在空间中传播时,它能够穿过真空、气体、液体以及固体。
在传播过程中,电磁波并不需要介质的支持,因此它可以在真空中传播。
这就是为什么太空中的光线能够从遥远的星系中传输到我们的地球。
此外,电磁波的传播还遵循直线传播原则。
换句话说,电磁波的传播路径是一条直线,它具有直线特性,并且会继续传播,直到遇到障碍物或被吸收。
三、电磁波的分类及应用根据频率的不同,电磁波可以划分为不同的类型,包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
每种类型的电磁波在物理特性和应用上有所不同。
无线电波广泛用于通信领域,如无线电、电视、手机等;微波则用于雷达、微波炉等;红外线在红外热像仪、遥控器等方面有重要应用;可见光使我们能够看到周围的世界;紫外线在紫外线灯、杀菌灯等方面发挥作用;X射线常用于医学影像学和安全检查;γ射线则用于核能研究和治疗肿瘤。
总结:电磁波的产生与传播是一项重要的物理现象,它在现代科技和通信领域中发挥着至关重要的作用。
通过加速运动的电荷所产生的电磁波能够在空间中快速传播,其传播速度等于光速。
电磁波的产生和传播
电磁波的产生和传播电磁波是指电场和磁场通过空间传播的一种波动现象。
电磁波的产生和传播对于我们的日常生活和科学研究具有重要的意义。
本文将从电磁波的产生机制和传播特性两个方面进行探讨。
一、电磁波的产生机制电磁波的产生是由于电荷的振动或加速所引起的。
当电荷受到外力作用,被强迫振动时,就会产生电场和磁场的变化。
这种变化以波的形式传播出去,形成电磁波。
电磁波的产生机制包括电磁感应和辐射。
电磁感应是指当磁场的强度或方向发生变化时,会在空间中产生电场,从而产生电磁波。
而辐射是指当电荷加速运动时,也会产生电磁波。
二、电磁波的传播特性电磁波具有相对较高的传播速度和能量传递效率,常用速度记作c,代表光在真空中的速度,约为3×10^8米每秒。
电磁波的传播特性与频率和波长有关。
1. 频率与波长频率是指单位时间内通过某一点的波动次数,用赫兹(Hz)表示。
波长是指在空间中传播一个完整波动的距离,用米(m)表示。
频率和波长之间满足以下关系:c = λf,其中c为光速,λ为波长,f为频率。
2. 光的波粒二象性电磁波既可以像波一样传播,也可以像粒子一样进行相互作用。
这种波粒二象性是由光子这种微观粒子的存在导致的。
光子是电磁波的传播载体,也是电磁波与物质相互作用的基本单位。
3. 电磁波的谱系电磁波根据频率和波长的不同,可以分为不同的波段,如射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波等。
不同波段的电磁波具有不同的特征和应用。
4. 电磁波的传播特性电磁波在真空中能够自由传播,无需媒质。
但在介质中传播时,其传播速度会减小,同时波长也会相应减小,这就是折射现象。
电磁波的传播还受到反射、散射和衍射等现象的影响。
电磁波的产生和传播是一种基本的物理现象,对于电磁学和通信技术的发展起到了重要作用。
同时,电磁波的应用也渗透到了各个领域,如无线通信、遥感技术、医学影像、雷达探测等。
随着科学技术的不断发展,对电磁波产生和传播机制的研究将会变得更加深入和广泛。
电磁波的产生和传播规律
电磁波的产生和传播规律电磁波是由电场和磁场交替变化而产生的一种能量传播现象。
它们以光速在真空或介质中传播,对人类的通信、生活和科学研究有着重要的意义。
本文将探讨电磁波的产生和传播规律,以便更好地理解这一现象。
一、产生环境与机制电磁波可以在多种环境中产生,最常见的就是电磁场中的运动电荷。
当电荷受到外界扰动或变化时,就会产生电场和磁场的变化,进而形成电磁波。
例如,当我们使用手机进行通话时,手机中的天线将电场和磁场变化转化为电磁波,从而传播到接收端。
在电磁波的产生机制中,振荡和加速运动是两个重要的因素。
当电荷进行周期性的振动运动时,会引起电场和磁场的周期性变化,从而产生一种频率和波长确定的电磁波。
而当电荷加速运动时,由于电流的存在,同样会产生电磁波。
这就是为什么无线电台产生电磁波的原因,电子在天线上进行快速加速运动,从而激发电磁波的辐射。
二、电磁波的传播规律电磁波的传播主要遵循麦克斯韦方程组和光学定律。
根据麦克斯韦方程组,电磁波遵循安培定律和法拉第电磁感应定律。
电场和磁场的变化源自于彼此之间的相互作用,它们的变化通过电磁波的形式传播。
电磁波在真空中传播的速度是恒定不变的,即光速。
根据光学定律,光速在各种介质中传播时会相应降低,这称为光的折射现象。
当电磁波从一种介质传播到另一种介质时,会发生折射和反射,这就产生了光的看到和色散现象。
电磁波除了在真空和介质中传播外,还可以发生衍射和干涉现象。
衍射是指电磁波在遇到障碍物或缝隙时发生弯曲和扩散。
干涉是指电磁波在遇到两个或多个波源时发生加强或抵消的现象。
这两种现象是由电磁波的波动性质所决定的,它们在光的传播和成像中具有重要作用。
三、应用领域与前景电磁波的产生和传播规律不仅仅是一种理论知识,也是人类社会中的关键技术基础。
通过对电磁波的深入研究,我们可以更好地应用于通信、雷达、医学成像和遥感等领域。
在通信领域,电磁波是无线信号传输的基础。
通过对电磁波的调制、解调和编码,我们可以实现无线电话、移动互联网和卫星通信等应用。
电磁波的产生与传播
电磁波的产生与传播电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的一种波动现象。
它在我们日常生活中随处可见,无线通讯、电视广播、微波炉等技术设备都离不开电磁波的应用。
本文将探讨电磁波的产生和传播原理。
一、电磁波的产生电磁波的产生与电荷的振动有着密切的关系。
当电荷发生振动时,就会不断产生电场和磁场的变化,进而形成电磁波。
电磁波的振动是垂直于其传播方向的,这种性质被称为横波。
一般来说,电磁波的产生过程可以分为两种情况。
一种是由物质中的电荷振动产生的自发辐射,例如无线电台发射信号中的电子振荡器。
另一种情况是由加速带电粒子产生的,例如电视机中的电子枪。
二、电磁波的传播电磁波的传播需要介质的支持,既可以是空气、水等物质,也可以是真空。
电磁波的传播速度与介质的性质有关,一般情况下在真空中的速度是光速,约为每秒299,792,458米。
电磁波的传播可以用电磁场的变化来描述。
当电荷发生振动时,会产生电场和磁场的变化,并相互作用形成电磁波。
电磁波传播时,电场和磁场相互垂直,且能量传递方向也与电场垂直。
三、电磁波的分类根据电磁波的频率,可以将其分为不同的类型。
频率较低的电磁波称为无线电波,频率较高的电磁波称为微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
无线电波是我们日常生活中最常见的电磁波之一,用于无线通讯、广播电视等。
微波则主要应用于微波炉、雷达等领域。
红外线、可见光则可以被人眼识别,而紫外线、X射线和γ射线则对人体有一定的辐射危害。
四、电磁波的应用电磁波在现代科技中起着重要的作用。
无线通讯技术,如移动通信、卫星通信等,都离不开电磁波的传播。
此外,电视广播、雷达、微波炉等设备也都是利用电磁波的特性来进行工作的。
电磁波还在医学领域发挥着重要作用。
例如,X射线可以用于医学影像学中生成影像,帮助医生诊断疾病。
同时,电磁波还被用于医疗治疗,如放射疗法等。
总结:电磁波的产生与传播是基于电场和磁场相互作用的结果。
电磁波在真空中以光速传播,并在不同频率范围内被分类为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线。
电磁波工作原理
电磁波工作原理
电磁波是一种由振荡电场和磁场相互作用而产生的能量传播形式。
根据麦克斯韦方程组,当电荷发生加速或振荡时,将产生电场和磁场的变化,这些变化以无线电波的形式传播到空间中。
电磁波的工作原理可以简单描述为以下几个步骤:
1. 振荡电荷或电流:当电荷或电流在空间中加速或振荡时,会在周围产生变化的电场和磁场。
2. 电磁场的相互作用:根据法拉第定律,变化的磁场会导致电场的变化,而变化的电场又会导致磁场的变化。
这种相互作用形成了电磁波。
3. 传播:电磁波以相互垂直的电场和磁场方向,以光速在空间中传播。
电磁波不需要介质媒介,可以在真空中传播。
4. 频率与波长:电磁波的频率指的是单位时间内电场和磁场的振荡次数,通常以赫兹(Hz)表示。
波长是电磁波在空间中
传播一个完整周期所需距离。
5. 不同类型的电磁波:根据频率的不同,电磁波可以分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等不
同类型。
这些不同类型的电磁波具有不同的应用和特性。
总而言之,电磁波的工作原理是通过振荡电场和磁场的相互作用而产生,以电场和磁场相互垂直的方式在空间中传播。
电磁
波的工作原理是麦克斯韦方程组的基础,对于无线电通信、雷达、光学等领域有着广泛的应用。
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论电磁波的产生及传播广东省博罗高级中学(516100) 林海兵摘要:电磁波是一种特殊的机械波,它的传播媒质是电性子。
它是由电子运动激发电性子而形成。
关键词:电磁波,机械波,电性子,感应电场,速度矢量,磁场,剪应变矢量1 经典电磁波理论自从十八世纪末人们发现电荷开始,人们对电的一步步深入地研究使人类社会进入了一个崭新的纪元,从磨擦起电到电流的产生,到电流的热效应,到电流的磁效应,到电流在磁场的安培力,一直到电磁效应,电自始至终都与磁有着密不可分的关系,这种超乎寻常关系引起了麦克斯韦的极大的关注,并对其进行了前所未有的探索,最终麦克斯韦建立了感应电场与磁场之间关系的方程组。
1.1 麦克斯韦电磁方程组麦克斯韦电磁方程组所描述的是均匀的自由空间的感应电场与磁场之间的关系:0=⋅∇E 1.1t B E ∂∂-=⨯∇ 1.20=⋅∇B 1.3t E B ∂∂=⨯∇ εμ 1.4对于以上的四式中的1.1与1.3两式,人们一直以为,这是描述自由空间的感应电场与磁场均为涡旋场,所谓涡旋场,是指描述场的电场线或磁场线均是一系列的闭合曲线,电场线或磁场线没有起点也没有终点。
对于1.2与1.4两式,人们又一直认为,这是描述感应电场与磁场之间的相互激发的关系:变化的磁场将产生变化的感应电场,变化的感应电场也将产生磁场。
人们对以上四式进行求解而得到的平面波方程发现,这两个相互激发的感应电场与磁场在任何时刻始终保持同相。
1.2 对电磁波的产生与传播的描述最终人们建立了以麦克斯韦电磁方程组为基础的一个十分完美的电磁理论,并预言了电磁波的存在,指出电磁波的传播速度等于光速,麦克斯韦甚至认为,光波的本质就是一种电磁波。
关于电磁波的产生与传播,人们开始认为这是它以“以太”为传播媒质的,但是经历了一系列的观察测量实验之后,人们始终没有能够观察到“以太”的存在,于是,人们最终否定了“以太”的存在。
于是,关于电磁波的传播,人们以为它是依靠“电磁场”这种物质传播,但是“电磁场”又是怎样的一种物质,人们又说不清楚,只能说它不是由物质粒子构成了,虽然人们看不见它,但可以通常实验来观察它,它对放入其中的带电粒子等有力的作用。
在电磁波的传播过程中,人们一直以为,由变化的电场产生变化的感应磁场,变化的感应磁场再产生了变化的感应电场,变化的感应电场又产生了变化的感应磁场,变化的感应磁场再产生了变化的感应电场……由于变化的电场与变化的磁场之间不断地交替产生,就形成了电磁波在空间的传播。
对于电磁波的空间传播图像,人们始终没有能够找到一个很好地描述其传播的图像,于是人们根据以上的电磁场的相互激发产生的机理,人们得了如图1所示的电磁波的传播图像。
但是,由于根据麦克斯韦电磁方程组的平面波的解可知,这相互激发的电场与磁场是相位相同的场。
很明显,图1所示的电磁波的电场与磁场是具有不同相位的,电场产生的磁场的相位一定落后于电场,由磁场产生的感应电场的相位也一定落后于磁场。
所以,图1的描述很明显是错误的。
于是又出现了如图2所示的图像。
确实,图2能够很好地反映了感应电场与感应磁场的相位关系,也能够很好地反映出玻印亭矢量与电场和磁场的关系。
但是它同样地存在一个不可克服的缺点:空间的电场与磁场不是涡旋场吗?图2如何把这涡旋场表示出来,再者,人们总是说电场与磁场是相互激发产生的,图2又如何表示其相互激发的关系?1.3 对“场”的认识场到底是什么?它是怎样的一种物质?为什么放在其中的物体会受到力的作用?由于没有能够找到“以太”存在的证据,人们最终以为电磁波的传播不需要物质媒质,又唯心地认为,电磁场就是一种物质媒质,认为电磁场不是由物质粒子组成,电磁场又具有物质粒子一样的性质,对放入其中的带电粒子有力的作用,而且电磁场还有能量且传播能量。
于是,物质开始虚无化,能量开始实物化。
这种唯心的结果是能量可以脱离物质粒子而存在,能量可以在没有物质粒子的空间传播,能量甚至可以等价于物质并可以取代物质,最终导致了“能量”第一性,物质第二性的观点。
2 电磁波的机械波理论电磁波到底是什么?它的传播是否真的不需要任何媒质?场到底是什么?物质与能量到底哪个更为本质?……这一切,在笔者发现暗物质之后,都可以迎刃而解了!2.1 暗物质的发现对于电源两极是否带有净电荷这个问题,笔者作了深入的讨论与分析,在进一步深入的研究中笔者最终发现了暗物质的存在。
实际上,宇宙中所有的物体均由暗物质阴阳电性子构成无一例外,暗物质阴阳电性子是构成物体的最基本的物质微粒,除了原子或由原子构成的物体是阴阳电性子构成之外,在宇宙的任何一处空间,均存在着大量的阴阳电性子和由阴阳电性子结合而成的中性子。
由于这些暗物质粒子(阴阳电性子和中性子分别是电磁波和光波的传播媒质,不发光也不反光,所以人们将永远无法看到这些粒子,所以笔者称之为暗物质)均是自由粒子,在空间的运动总是符合物理学属性第零定律,总是向着粒子数密度梯度方向作属性运动,所以在某一平衡的空间区域,无论是电性子粒子数密度也好,中性子密度粒子数也好,总是相同的,即在同一空间内电性子的阴性子或阳性子数量和中性子的数量是相同的。
2.2 机械波动方程组的发现笔者还对机械波动作了深入地研究,笔者在研究机械波方程)](cos[v x t A y -⋅=ω时认为,该方程没有很好描述出机械波波动过程,在机械波的产生与传播过程中,媒质发生的一系列的变化不能从该方程中表现出来,笔者想,是否存在一组与麦克斯韦方程组相似的方程,能够把媒质的特点和波动时媒质运动的变化等等相关的物理量进行尽情的描述呢?在进行了一系列的分析之后,笔者构建了机械波波动的速度矢量Z 和剪应变化矢量L ,终于把机械波波动方程组建立起来了:0=⋅∇Z 2.1t L Z ∂∂-=⨯∇ 2.20=⋅∇L 2.3t Z L ∂∂=⨯∇ γρ 2.4这方程组与麦克斯韦电磁方程组完全同形,这从某一方面反映了它们之间的关系,似乎在说,电磁波的实质就是机械波!人们因为看不见其传播的媒质——物质最基本的微粒电性子,所以人们就把由电性子产生的某种空间称之为场!这是情有可原的,但是,也是由场概念的引入与使用,却使物理学陷入了万劫不复的困境。
2.3 场的实质场是什么?场不是什么特殊的物质!它是物质最基本微粒电性子或中性子的某一种空间。
在这个空间中,由于电性子或中性子粒子分布不均衡使这些电性子或中性子发生属性加速运动,于是这个空间便形成一个场,放入该空间的电荷或物体同样与空间的电性子或中性子一样作属性加速运动,似乎受到了什么力的作用。
这种情况形成的场如库仑电场、重力场或万有引力场。
电性子空间体元发生剪切形变,这样的一个空间也是一个场,如果电荷在这种场中运动,也会受到这种环境的属性力的作用。
这种情况的场如磁场。
电性子发生稳定的匀速率运动的空间区域也是一种场,放入该场中的电荷没有环境属性力的作用,但是这种场会改变放入其中的闭合导体内的电性子的分布情况,使导体内产生电性子密度梯度,使导体内电荷受到环境属性力的作用而发生定向移动。
2.4 能量的实质自由粒子空间,只要存在粒子数密度温度的分布不均衡,就会发生粒子的属性运动,就会有能量的产生,可见,能量不是什么,它首先是粒子分布不均衡的表现,而粒子分布不均衡又是物质运动的一种特殊的方式,所以,能量是物质运动的结果,它不能脱离物质粒子而独立存在,它是反映了物质运动的物理量。
不平衡是宇宙存在的法则,是物质粒子存在的根本形式。
2.5 机械波或电磁波的形成与传播由上面分析可知,无论是机械波还是电磁波,它必须依靠物质粒子媒质进行传播,波动的能量不可能脱离物质粒子而独立存在且传播。
正是基于这个观点,笔者认为电磁波的传播媒质是物质基本微粒电性子,光的传播媒质是中性子。
电磁场正是上述的电性子的某种特殊的空间。
无论是机械波还是电磁波的产生,都必须有振源的振动,缺少这个必要的条件,则不可能产生波动。
电磁波的原始振源是导体内部运动的电子。
为了产生电磁波,我们可以使导体产生一个交变电场(为了方便讨论,笔者仍旧采用习惯说法),使得导体内部电子作简谐振动。
由于电子原本是由其核心与周围的阴性子构成,电子的振动实际上就是其核心的振动,这也引起周围分布的电性子跟着一起振动,于是,便使得这些电性子产生了反抗振源矢量与剪应变矢量。
必须注意的是,速度矢量(感应电场)与剪应变矢量(磁场)的产生是同时的,它们具有相同的相位。
并不象经典电磁理论所说的,感应电场的变化产生了磁场,磁场的变化再产生感应电场。
而且随着振源的继续振动,使得某体元质点的速度矢量(感应电场)及剪应变矢量(磁场)大小或方向发生变化,而上一时刻的该体元质点的速度矢量(感应电场)及剪应变矢量(磁场)大小或方向则向着下一个体元质点传递,因此每一个体元质点的速度矢量(感应电场)及剪应变矢量(磁场)相位始终是相同的,它们都是由上一个体元质点传播而来,并不是这两个矢量相互激发产生得到。
如图3所示。
2.6涡旋的含义图3所示的只是向某一方向传播的机械波或者电磁波波束,波束的传播方向就是机械波或电磁波的玻印亭矢量LZRZS⋅⨯=⨯=γ或HES⨯=。
实际上,振源在均匀媒质的空间区域所产生的波动并不是只向着某一方向,而是一系列以振源为中心,在竖直于振源振动方向的波动平面上向着各个方向传播的波束,相位相同的各个振点所组成的波平面是一系列以振源为中心的同心圆。
如图4所示。
图4所示的是由电子振源产生的电磁波,电子振源在中心处受迫振动,波动的每一个圆圈表示感应电场(速度矢量)和磁场(剪应变矢量)相位的波面,在这种情况下,我们可以发现,每一个波面上的感应电场矢量(速度矢量)的方向都是相同的,要么向上,要么向下,但这些质点的所以这些感应电场矢量(速度矢量)正好是以振源为中心围成一圆,这就是所涡旋之含义。
并不像经典电磁理论所说,这些感应电场矢量的电场线是自行闭合的圆。
然而,每一个波面上的感应磁场矢量(剪应变矢量)却正好如经典电磁理论所说的,其磁感线是自由闭合的圆,这也是涡旋磁场。
除了电荷振动可以产生电磁波,磁体的振动也可以产生电磁波,这种电磁波的传播与电荷产生的电磁波有一点小小的不同之处。
如果图4中振源是磁体,那么,竖直方向的感应电场矢量(速度矢量)就应该改为磁场矢量(剪应变矢量),这些的磁场也不是磁感线自行闭合的磁场,但同一波面上的同相的磁场组成一个圆,这也是磁场之涡旋的含义。
水平方向的感应磁场(剪应变矢量)则应改为感应电场(速度矢量),这时同相的感应电场线正好是闭合的一个圆。
由此可见,机械波与电磁波的实质是相同的,无论是产生还是传播都具有相同的原理。
所以,电磁波是机械波的一种。