《電磁波的產(chǎn)生》ppt課件

1、一、電磁波的產(chǎn)生二、馬克士威的電磁理論三、電磁波譜四、電磁波的性質(zhì)五、電磁波的傳播方向下一頁 1 of 16回章目錄上一頁下一頁2 of 16 回首頁退出一、電磁波的產(chǎn)生一、電磁波的產(chǎn)生1.我們在第7章所談到的電場和磁場，都是由靜止或等速度運動的電荷即穩(wěn)定的電流所產(chǎn)生，這些電場和磁場都不隨時間而變，因此稱為靜電場或靜磁場。而靜止的電荷或穩(wěn)定的電流即為這些穩(wěn)定不變的靜電場或靜磁場的場源。上一頁下一頁3 of 16 回首頁退出2.但是當電荷有了加速度，或在空間的某一點電流會隨著時間改變方向或量值時，此時這種變化的場源即會同時產(chǎn)生隨時間而變的電場和磁場。這種會隨時間而變的電場和磁場稱為時變電場tim

2、e varying electric field，也稱為交變電場和時變磁場(time varying magnetic field)，這種時變電場和磁場構(gòu)成電磁波，由波源向外發(fā)射。上一頁下一頁4 of 16 回首頁退出二、馬克士威的電磁理論二、馬克士威的電磁理論(1)法拉第發(fā)現(xiàn)隨時間而變的磁場可以產(chǎn)生電場，1865 年，馬克士威推論隨時間而變的電場也可以產(chǎn)生磁場，因此修正了安培定律。同年他綜合了庫侖定律、法拉第定律及修正後的安培定律，集電學與磁學之大成，提出著名的馬克士威方程式。1.馬克士威的電磁理論馬克士威的電磁理論上一頁下一頁5 of 16 回首頁退出(2)由馬克士威方程式可得出一組波動方

3、程式，因此顯示了一個很重要的結(jié)果，即：振盪的電荷或隨時間做週期性變化的電流，會產(chǎn)生電磁波，此電磁波的傳播速度，按馬克士威的電磁理論，與真空中的光速3 108 公尺/秒相等，因此馬克士威認為光就是一種電磁波。(3)這種假設(shè)後來為科學界所證實光是電磁波的一種，只是頻率與波長與普通的電磁波如無線電波或熱輻射波不同而已。上一頁下一頁6 of 16 回首頁退出2.赫茲的證實赫茲的證實 1886 至 1888 年間，德國物理學家赫茲(Heinrich Rudolph Hertz，18571894)在實驗室中利用簡單的電磁振盪裝置發(fā)射出電磁波，並在距離該電磁振盪裝置的另一處收到此電磁波，因此證實了馬克士威的

4、電磁理論。上一頁下一頁7 of 16 回首頁退出3. 馬可尼的實際應(yīng)用馬可尼的實際應(yīng)用 1901 年，馬可尼Guglielmo Marconi，義大利人，18741937首先勝利傳送無線電報橫越大西洋，而開始了電磁波的實際應(yīng)用。今天我們可以在家裡享用廣播、電視的聲光之美和利用電腦、網(wǎng)際網(wǎng)路等新式通訊做便利的聯(lián)繫，都是拜電磁波所賜。上一頁下一頁8 of 16 回首頁退出三、電磁波譜三、電磁波譜1.電磁波波長與頻率的範圍很大，下圖所示為各種電磁波的波長與頻率的分布，這種分布稱為電磁波譜。我們可用不同的方法來產(chǎn)生不同波長範圍的電磁波。上一頁下一頁9 of 16 回首頁退出2.由圖中可知，波長最長即頻

5、率最低的電磁波是無線電波，無線電波可由振盪電路系統(tǒng)產(chǎn)生，普通所知的微波其波長也是在這個範圍，微波有時也稱為釐米波，通訊用的微波其波長常是在這個範圍內(nèi)。3.高溫物體會輻射紅外線、可見光及紫外線，其波長為連續(xù)分布。十九世紀末、二十世紀初物理學家所研討的黑體輻射即為此波長範圍的電磁波，例如太陽所輻射出來的電磁波，其波長涵蓋了紅外線、可見光及紫外線等連續(xù)分布的光譜。上一頁下一頁10 of 16 回首頁退出4.比紫外線波長更短的是X射線，X射線有連續(xù)光譜及不連續(xù)光譜兩種，前者可由陰極射線管產(chǎn)生，而原子能態(tài)改變時會放出不連續(xù)光譜的 X 射線。5.放射性元素會射出加瑪射線，是波長最短亦即頻率最高的電磁波。陰

6、極射線管在第陰極射線管在第 9 章會有詳細的討論。章會有詳細的討論。上一頁下一頁11 of 16 回首頁退出6.雖然我們說電磁波譜涵蓋了無線電長波、短波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和加瑪射線等各種電磁波，但這些不同名稱的電磁波，其波長範圍之間，其實並無明確的分界線或上下限，而是有部分重疊，只因其產(chǎn)生方式和探測儀器不同，而採用不同名稱，例如微波爐或白熾燈都能發(fā)射波長為 10 4 公尺的電磁波，但前者所發(fā)射的波普通歸為微波，而後者所發(fā)射的波則歸為紅外線。上一頁下一頁12 of 16 回首頁退出四、電磁波的性質(zhì)四、電磁波的性質(zhì)1.電磁波的傳播不需介質(zhì)，因此在真空中也能傳播電磁能量。雖然電磁波的範圍極大，產(chǎn)生電磁波的方法也各不一樣，但是一切的電磁波則都有以下的根本特性：2.一切電磁波在真空中的速度都一樣，與波長的長短或頻率高低無關(guān)。此速度即為真空中的光速c，目前公認的精確值為 c299,792,458公尺/秒。上一頁下一頁13 of 16 回首頁退出3.電磁波為交變的電場和磁場方向與量值隨時間而變，電場及磁場的振動方向與波的行進方向三者相互垂直，如下圖所示，此種波屬於橫波。上一頁下一頁14 of 16 回首頁退出五、電磁波的傳播方向五、電磁波的傳播方向 電場及磁場的振動方向與波的行進方向三者相互垂直，其傳播的方向可以以下兩種方式判斷：1.右手開掌定則：右手