大学物理第十二章+电磁波

第十二章电磁波

电磁波

电磁波在生活中的应用

微波炉

电磁波用于移动电话

电磁波在医学中的应用

CT照相

电磁波在通讯中的应用

电磁波用于广播电视

电磁波用于雷达和雷达隐身技术

12-1 电磁波的形成与特性

12-2电磁波的能量与电磁辐射12-3 电磁波谱

12-4 工程中的电磁波

12-1 电磁波的形成与特性

麦克斯韦方程组

∫∫∫∫∫∫∫⋅∂∂+=⋅=⋅⋅∂∂−=⋅==⋅S l S S l V S S

t D j l H S B S t B l E q V S D G G G G G G G G G G G G G d )(d 0d d d d d ρ空间的电场或磁场发生

变化时，将产生位移电

流或感生电场，并将这

种变化由近及远地传播

出去一、麦克斯韦方程组与变化的电磁场

12-1 电磁波的形成与特性

电能与磁能不断相互转换的过程称为电磁振荡，电磁振荡在空间的传递称为电磁波

电磁波中包括了两个矢量：电场强度

和磁感强度E

G B

G

二、赫兹实验

(a)(b)

德国的物理学家赫兹，首次验证了电磁波的存在。

实验原理图

课堂

讨论

如何验证电磁波的存在？

三、电磁波的产生

（1）必须有能产生交变电磁场的振源，即需要一个LC振荡电路来产生电磁振荡，并需要不断向振荡电路补充能量以维持的电磁振荡。

（2）电磁振荡的频率必须足够高（3）振荡电路必须开放

LC f

π2

1

=

电磁波发射的示意图

四、电磁波的性质当电磁波传播到P 点时

()

kx -t E u x E E ωωcos -t cos 00=⎟⎠

⎞

⎜⎝⎛=电场：()

kx -t H u x H H ωωcos -t cos 00=⎟⎠

⎞

⎜⎝⎛=磁场：

电场分量与磁场分量共同决定了电磁波的速度为

0B E c =

01

εμ=

c 或

s

/m 10998.28

×=c 真空中的传播速度

根据右图分析电磁波具有哪些特点

E

H

u

x

平面电磁波

课堂讨论

电磁波的分量和分量满足以下特点

E G B G

（1）电磁波的分量和分量都垂直波的传播

方向，电磁波电磁波是横波，具有偏振特性。

E G

B G （2）电磁波的电场强度总是垂直于磁场强

度

，的方向就是电磁波的传播方向。

E G

B

G B

E G G ×（3）电场分量与磁场分量均在与波的传播方向垂直的方向上按余弦函数的规律变化，变化频率相同，相位也相同。

目录

12-1 电磁波的形成与特性

12-2电磁波的能量与电磁辐射12-3 电磁波谱

12-4 工程中的电磁波

12-2电磁波的能量与电磁辐射

电磁辐射是如何产生的呢？它对人体有着怎样的危害？防电磁辐射的孕妇装有什么样的作用呢？

一、电磁波的能量

电磁场的能量为电场和磁场的能量的总和22

1122

e m w w w E H

εμ=+=+电磁场的能量密度

辐射能：电磁波所携带的电磁能量

电磁波的能流密度：单位时间通过垂直于传播方向单位面积的辐射能，也称为辐射强度用矢量表示

S G S E H

=×G

K K S G

又称为坡印廷矢量

其大小反映电磁辐射的强弱，方向代表辐射能的传播方向。振荡偶极子发射的电磁波的平均能流密度为2

22

4203

32sin r

p S πθωμε=

12-2电磁波的能量与电磁辐射

二、电磁辐射

只要有电磁场存在的地方，它就会以电磁波的形式向周围辐射电磁能，这种现象称为电磁辐射。

两类电磁辐射天然电磁辐射，如雷电、

火山喷发、地震太阳黑子

活动等引起的电磁辐射

人工电磁辐射，电脑、电视机、空调、手机、微波炉等

12-2电磁波的能量与电磁辐射

12-2电磁波的能量与电磁辐射思考题6

1、电磁辐射的强弱取决于什么？

2、为什么电磁波被誉为当今社

会的“隐形杀手”？

防电磁辐射的孕妇装利用金

属良导体对电磁波的反射和

屏蔽作用，减少电磁辐射

量，以达到保护胎儿的目的

课后作业教材P.304

一、分析题1、2、3

三、综合题1、2

目录

12-1 电磁波的形成与特性

12-2电磁波的能量与电磁辐射12-3 电磁波谱

12-4 工程中的电磁波

电磁波谱

12-3

一、电磁波谱

来自太阳的辐射。很容易被物质吸收，对

人体伤害很大，荧光作用强。用于杀菌、

消毒，农业上用来诱杀害虫、防伪。紫外线x 射线二、电磁波的特性质和应用

射线γ原子核衰变或核反应过程可以产生该射线。穿透能力极强，对细胞有杀伤力。用于工业探伤，医疗上用来治疗肿瘤。

高速电子流轰击原子时能产生该射线。穿透能力强，能使荧光物质发光、照相乳胶感光、气体电离。用作X 射线透视、材料探伤、感光乳胶片检测等。