最新大学物理第五版平面电磁波

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v0 u
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结论：接收到的频率降低。
二 观察者不动,波源相对于介质以 运v s 动
（1）波源向着观察者运动时
u
u
vs
s
s
结论：接收到的频率较波源频率升高。
第十章 波动
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物理学
第五版 （2）波源远离观察者运动
u
u Vs
s
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结论：接收到的频率降低。
s s'
A
vsT
b
第十章 波动
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物理学
第五版
EE
E
E
L
C
H
H
HH
电荷和电流随时间作周期性变化的现象，称为
电磁振荡。固有振荡频率为 f 1 2 LC
第十章 波动
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物理学
第五版 发射电磁波须具备两个条件: 一是振荡频率要高，二是电路要开放。 提高频率，须减小线圈自感L和电容C；开放
振荡电路，不让电（磁）场和电（磁）能集中在 电容器和线圈之中，而要分散到空间去。
A的子午面内，磁场强度矢量 H 处于过点A并平行于
赤道平面的平面内，两者互相垂直，并且都垂直于
点A的位置矢量 r ，即垂直于波的传播方向。
第十章 波动
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第五版 可写作：EE 0cos tc x E 0cos2 π T t x
H H 0cos tc x E 0cos2 π T t x
三 波源与观察者同时相对介质运动 (vs, v0)
v 0 : 观察者向波源运动取 “+”
'
u u
v v
0 s
s
远离取 “ - ”
v s : 波源向观察者运动 “ - ”
远离 “ + ”
第十章 波动
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第五版
§10-7 平面电磁波
一 电磁波的产生与传播
变化的电场和变化的磁场互相依存、又互相激
发, 并以有限的速度在空间传播，就是电磁波。 LC振荡电路原则上可作发射电磁波的波源。
从两式可以看到，E 和H 有相同的频率，且两者是同 相位的。
分别对x及t 求二阶偏导：
2E 1 2E
t2 x2
2H t 2
1
2H x2
u 1
第十章 波动
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第五版 *三、赫兹实验(Hertzian experiment)
赫兹利用电容器充电 后通过火花隙放电会产 生振荡的原理，做成了 如图所示的振荡器。
c
c
偶极子附近的电 场线
B
+
-
+ +
++
E
c
B E
c
振荡电偶极子不仅产生电场，而且
产生磁场。振荡电偶极子周围的电磁
场线如上图所示：
第十章 波动
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第五版
采用极坐标表示电场和磁场：
E(r,t)p02sinco (str)
4πr
u
H(r,t) p02sinco(str)
4πr
u
以振子中心为球心、轴线为极轴作球面，作为电 磁波的波面。面上任一点A处，场强矢量 E 处于过点
T
D Q
P: K
C
赫兹实验在人类历史上首次发射和接收了电磁
波，且通过多次实验证明了电磁波与光波一样能
够发生反射、折射、干涉、衍射和偏振，验证了
麦克斯韦的预言，揭示了光的电磁本质，从而将
光学与电磁学统一起来。
第十章 波动
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第五版
赫兹利用电容器充电后通过火花隙放电会产生
振荡的原理，做成了如图所示的振荡器。
第十章 波动
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第五版
四.平面电磁波的特性
离振子的距离r远大于电磁波波长的波场区，
波面趋于球面，电磁场分布比较简单。
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第五版 二、偶极振子发射的电磁波
距振子中心小于波长的近心区，电磁场分布比 较复杂，可从一条电场线由出现到形成闭合圈并 向外扩展的过程中看出。
第十章 波动
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第五版
振荡电偶极子附近的电磁场线
不同时刻振荡电
改造LC振荡电路使之演变为一根直导线，电流 往返振荡，两端出现正负交替变化的等量异号电 荷，此电路就称为振荡偶极子，或偶极振子 (dipole oscillator) 。
以偶极振子为天线可有效地在空间激发电磁波。
第十章 波动
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第五版
一条闭合电场线的形成过程:
磁感应线是以偶极振子为轴、疏密相间的同 心圆，并与电场线互相套连。
进 入 夏 天 ，少 不了一 个热字 当头， 电扇空 调陆续 登场， 每逢此 时，总 会想起 那 一 把 蒲 扇 。蒲扇 ，是记 忆中的 农村， 夏季经 常用的 一件物 品。 记 忆 中 的故 乡 ， 每 逢 进 入夏天 ，集市 上最常 见的便 是蒲扇 、凉席 ，不论 男女老 少，个 个手持 一 把 ， 忽 闪 忽闪个 不停， 嘴里叨 叨着“ 怎么这 么热” ，于是 三五成 群，聚 在大树 下 ， 或 站 着 ，或随 即坐在 石头上 ，手持 那把扇 子，边 唠嗑边 乘凉。 孩子们 却在周 围 跑 跑 跳 跳 ，热得 满头大 汗，不 时听到 “强子 ，别跑 了，快 来我给 你扇扇 ”。孩 子 们 才 不 听 这一套 ，跑个 没完， 直到累 气喘吁 吁，这 才一跑 一踮地 围过了 ，这时 母 亲总是 ，好似 生气的 样子， 边扇边 训，“ 你看热 的，跑 什么？ ”此时 这把蒲 扇， 是 那 么 凉 快 ，那么 的温馨 幸福， 有母亲 的味道 ！ 蒲 扇 是 中 国传 统工艺 品，在 我 国 已 有 三 千年多 年的历 史。取 材于棕 榈树， 制作简 单，方 便携带 ，且蒲 扇的表 面 光 滑 ， 因 而，古 人常会 在上面 作画。 古有棕 扇、葵 扇、蒲 扇、蕉 扇诸名 ，实即 今 日 的 蒲 扇 ，江浙 称之为 芭蕉扇 。六七 十年代 ，人们 最常用 的就是 这种， 似圆非 圆 ， 轻 巧 又 便宜的 蒲扇。 蒲 扇 流 传 至今， 我的记 忆中， 它跨越 了半个 世纪， 也 走 过 了 我 们的半 个人生 的轨迹 ，携带 着特有 的念想 ，一年 年，一 天天， 流向长
长 的 时 间 隧 道，袅
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第五版 相邻波腹（节）间距 2
相邻波腹和波节间距 4
3.半波损失（相位跃变）
当波由波疏介质入射 波密介质 而在波密媒质界面上反射时，反射波在反射点 产生的相位跃变，相当于出现了(消失了）半个 波长的波程差，称半波损失。
第十章 波动
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第五版
4.多普勒效应
因波源或观察者相对于介质的运动，而使观察者接 收到的波的频率有所变化的现象称为多普勒效应。
一、波源不动,观察者相对介质以 v 0 运动 （1）观察者向着波源运动时
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v0 u
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结论：接收到的频率较波源频率升高。
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第五版
（2）观察者远离波源运动