電磁波產(chǎn)生原理課件

平面電磁波1ppt課件平面電磁波1ppt課件作為信息的載體應(yīng)用于通信、廣播、電視

電磁波作為探求未知物質(zhì)世界的手段應(yīng)用于雷達(dá)、導(dǎo)航、遙測(cè)、遙感和遙控

研究設(shè)計(jì)產(chǎn)生能滿足各種應(yīng)用要求的電磁波能量存在的一種形式時(shí)變電流或加速運(yùn)動(dòng)的電荷向空間輻射電磁波電磁波輻射問題2ppt課件作為信息的載體應(yīng)用于電磁波作為探求未知物質(zhì)世界的手段應(yīng)用于雷

由麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，而變化的磁場(chǎng)又產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，這樣，變化電場(chǎng)和變化磁場(chǎng)之間相互依賴，相互激發(fā)，交替產(chǎn)生，并以一定速度由近及遠(yuǎn)地在空間傳播出去。這樣就產(chǎn)生了電磁波。一電磁波的產(chǎn)生與傳播

(1)電磁場(chǎng)能量幾乎分別集中于電容器和自感線圈內(nèi)，不利于電磁波的輻射，所以必需設(shè)計(jì)能讓能量輻射的電路。(2)電磁波在單位時(shí)間內(nèi)輻射功率與頻率的四次方成正比，而LC電路頻率為很低，因而要對(duì)電路進(jìn)行改造。我們知道，線圈L和電容C組成的電路可以產(chǎn)生電磁振蕩，電磁振蕩能夠發(fā)射電磁波。但由LC組成普通振蕩電路，有以下特點(diǎn)：1、電磁波的波源

3ppt課件由麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁提高振蕩電路的固有頻率并開放電磁場(chǎng)的措施是：

具體方式如圖所示。

②

減少線圈匝數(shù)并逐漸拉直，最后簡化成一根直線。①

縮小電容器極板面積；拉大電容器極板間距離。最后形成電偶極子，即發(fā)射電磁波的天線。這樣既能使電磁場(chǎng)分布到空間去，又增加了輻射功率。輻射功率4ppt課件提高振蕩電路的固有頻率并開放電磁場(chǎng)的措施是：

具體方式如圖所5ppt課件5ppt課件振蕩偶極子類似一個(gè)正負(fù)電荷相對(duì)中心作諧振動(dòng)的彈簧,可激發(fā)渦旋電場(chǎng).電偶極矩:p=p0cost±???⊕?⊕電源LCRLC振蕩器傳輸線偶極子天線電磁波發(fā)射無線電短波的電路示意圖6ppt課件振蕩偶極子類似一個(gè)正負(fù)電荷相對(duì)中心作諧振動(dòng)的彈簧,可激發(fā)渦旋7ppt課件7ppt課件+-振蕩電偶極子附近的電磁場(chǎng)線8ppt課件+-振蕩電偶極子附近的電磁場(chǎng)線8ppt課件9ppt課件9ppt課件極軸傳播方向2、電偶極子的電磁場(chǎng)

以振子中心為球心、軸線為極軸作球面，作為電磁波的波面。面上任一點(diǎn)A處，場(chǎng)強(qiáng)矢量E處于過點(diǎn)A子午面內(nèi)，磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量H處于過點(diǎn)A并平行于赤道平面的平面內(nèi)，兩者互相垂直，并且都垂直于點(diǎn)A的位置矢量r，即垂直于波的傳播方向。

離振子的距離r遠(yuǎn)大于電磁波波長的波場(chǎng)區(qū)，波面趨于球面，電磁場(chǎng)分布比較簡單。10ppt課件極軸傳播方向2、電偶極子的電磁場(chǎng)以振子中心為球心、嚴(yán)格地說，理想的平面電磁波是不存在的因?yàn)橹挥袩o限大的波源才能激勵(lì)出這樣的波但是如果場(chǎng)點(diǎn)離波源足夠遠(yuǎn)那么空間曲面的很小一部分就十分接近平面在這一小范圍內(nèi)波的傳播特性近似為平面波的傳播特性例如，距離發(fā)射天線相當(dāng)遠(yuǎn)的接收天線附近的電磁波，由于天線輻射的球面波的等相位球面非常大，其局部可近似為平面，因此可以近似地看成均勻平面波11ppt課件嚴(yán)格地說，理想的平面電磁波是不存在的因?yàn)橹挥?/p>

赫茲實(shí)驗(yàn)在人類歷史上首次發(fā)射和接收了電磁波，且通過多次實(shí)驗(yàn)證明了電磁波與光波一樣能夠發(fā)生反射、折射、干涉、衍射和偏振，驗(yàn)證了麥克斯韋預(yù)言，揭示了光的電磁本質(zhì)，從而將光學(xué)與電磁學(xué)統(tǒng)一起來。

*赫茲實(shí)驗(yàn)12ppt課件赫茲實(shí)驗(yàn)在人類歷史上首次發(fā)射和接收了電磁波，且二、平面電磁波的特性1.電磁波是橫波xzy

偏振性，，分別在各自的平面方向上振動(dòng)。

與

分別在相互垂直的平面內(nèi)振動(dòng)，并與構(gòu)成右手螺旋系。13ppt課件二、平面電磁波的特性1.電磁波是橫波xzy偏振性，2.

同相位3.與數(shù)值上成比例。真空中即光速，光是一種電磁波。4.電磁波在媒質(zhì)中傳播的速度

電磁波中的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度都作周期性變化，在任意給定的位置，兩者的相位相同。麥克斯韋當(dāng)初正是在此啟發(fā)下提出光是一種電磁波的假說。14ppt課件2.同相位3.與電磁波中電場(chǎng)能量和磁場(chǎng)能量的總和叫做電磁波的能量，亦稱為輻射能。三電磁波的能量輻射能：在電磁波傳播時(shí)，其中能量也隨之傳播。以電磁波的形式傳播出去的能量.

單位時(shí)間內(nèi)通過與傳播方向垂直的單位面積的能量，叫能流密度。平均能流密度就是波的強(qiáng)度：w——電磁場(chǎng)能量密度，u——電磁波波速電磁波的能流密度

1．能流密度15ppt課件電磁波中電場(chǎng)能量和磁場(chǎng)能量的總和叫做電磁波的能

電磁波的能流密度（坡印廷）矢量由得為方向相同，則其矢量式與考慮到uSvv16ppt課件電磁波的能流密度（坡印廷）矢量由得為方向相同，則其矢量對(duì)于電偶極子：

特點(diǎn)：(1)輻射能量與頻率的四次方成正比；(2)輻射能量與距離的平方成反比，這是球面波的特點(diǎn)；(3)有很強(qiáng)的方向性，在垂直于軸線方向上的輻射最強(qiáng)，而在沿軸線方向上沒有輻射。17ppt課件對(duì)于電偶極子：特點(diǎn)：17ppt課件輻射功率：單位時(shí)間內(nèi)輻射的能量以振蕩偶極子為中心，r半徑為的球面上積分，并把所得的結(jié)果對(duì)時(shí)間取平均，則得振蕩偶極子的平均輻射功率為

（2）無線電中使用以上的頻率。2．輻射功率說明：（1）普通交流電V=50Hz，輻射能量可忽略；

由此可知振蕩偶極子的輻射功率與頻率的四次方成正比。

18ppt課件輻射功率：單位時(shí)間內(nèi)輻射的能量以振蕩偶極子為中心，r半四、電磁波譜760nm400nm

可見光

電磁波譜紅外線

紫外線

射線X射線長波無線電波頻率波長短波無線電波電磁波的范圍很廣。為了便于比較，以便對(duì)各種電磁波有全面的了解，我們可以按照波長（或頻率）的大小，把它們依次排成波譜，稱為電磁波譜。

19ppt課件四、電磁波譜760nm400nm可見光電磁波宇宙射線射線X射線紫外線可見光紅外線微波毫米波厘米波分米波超短波短波中波長波無線電波20ppt課件宇宙射線射線X射線紫外線可見光紅外長波中波短波超短波微波電磁波譜真空中波長主要產(chǎn)生方式無線電波

由線路中電磁振蕩所激發(fā)的電磁輻射21ppt課件長波電磁波譜真空中波長主要產(chǎn)生方式無線電波由電磁波譜真空中波長主要產(chǎn)生方式

由熾熱物體、氣體放電或其他光源激發(fā)分子或原子等微觀客體所產(chǎn)生的電磁輻射紅外線可見光紅橙黃綠青藍(lán)紫紫外線22ppt課件電磁波譜真空中波長主要產(chǎn)生方式由熾熱物體、氣電磁波譜真空中波長主要產(chǎn)生方式

用高速電子流轟擊原子中內(nèi)層電子而產(chǎn)生的電磁輻射X射線γ射線由放射性原子衰變時(shí)發(fā)出的電磁輻射或用高能粒子與原子核碰撞所產(chǎn)生電磁輻射23ppt課件電磁波譜真空中波長主要產(chǎn)生方式用高速電子流轟1．無線電波

無線電波主要用于廣播，電視和通信等。無線電波在空間的傳播主要有地波、天波和空間波三種不同的方式。

地波沿地球表面附近的空間傳播，這樣無線電波必須經(jīng)地面障礙物才能傳到較遠(yuǎn)的地方。長波和中波的波長較長，衍射本領(lǐng)較強(qiáng)，能繞過一些障礙物，因此可采用地波形式傳播。

天波是通過大氣外層的電離層對(duì)無線電波的反射來進(jìn)行傳播的。波長越長雖然越容易反射，但電離層對(duì)無線電波的吸收又隨波長增大而增加；而超短波、微波又易于穿透電離層而不被反射，因此天波最適宜于傳播短波。

空間波是沿直線在空間傳播無線電波，其傳播最遠(yuǎn)距離不超過視線距離。超短波和微波衍射能力差，又會(huì)穿透電離層，因此只能以空間波方式傳播，但距離有限。為了實(shí)現(xiàn)長距離傳播，可采用增高發(fā)射天線和接力通信（中繼站）等方法。各種無線電波的用途見表3.1所列，其中尤其值得一提的是微波的傳輸和應(yīng)用。微波頻率在之間，占據(jù)高頻無線電波很大一段，24ppt課件1．無線電波無線電波主要用于廣播，電視和通信等。無線和數(shù)萬路電話?，F(xiàn)在人們?yōu)榱诉M(jìn)行遠(yuǎn)距離微波通信，常采用同軸電纜傳輸或光纖傳輸?shù)姆椒?。通信衛(wèi)星的出現(xiàn)，使微波通信能很方便地實(shí)現(xiàn)全球通信。今天，人們只需用一個(gè)直徑為的衛(wèi)星地面接收天線，就可以通過衛(wèi)星與世界各地交換信息了。至于利用微波與物質(zhì)的相互作用原理制成的微波爐等家用電器，早已進(jìn)入了普通的家庭之中。因此有非常廣泛的應(yīng)用。例如，僅利用其中厘米波段(頻率為)進(jìn)行通信，就可同時(shí)容納上百套電視節(jié)目2．紅外線紅外線的波長在之間，其特點(diǎn)是熱效應(yīng)顯著，能透過濃霧或較厚的氣層，常用作加熱、遙測(cè)、遙感等。25ppt課件和數(shù)萬路電話?，F(xiàn)在人們?yōu)榱诉M(jìn)行遠(yuǎn)距離微波通信，常采用同軸電纜3．紫外線紫外線的波長范圍為由于其波長比紫光更短，因此粒子性已比較明顯。紫外光子的能量足以破壞生物的細(xì)胞等物質(zhì)，因而具有消毒、殺菌、滅蟲等作用。長期或過強(qiáng)照射紫外線會(huì)損害人的免疫系統(tǒng)，也會(huì)抑制農(nóng)作物生長，損害海洋生物，破壞大自然的生物鏈。地球上的生物在太陽光的照射下之所以能安然無恙，要?dú)w功于能吸收陽光中相當(dāng)一部分紫外線的大氣中的臭氧層因此，保護(hù)臭氧層不受破壞是環(huán)保的一個(gè)重要課題。

紫外線還具有較強(qiáng)的熒光作用，一些物質(zhì)(如煤油、含氧化納的玻璃、含稀土元素的紙幣、人的牙齒、指甲、皮膚等)在紫外線的照射下，會(huì)發(fā)生微弱的可見光，這種現(xiàn)象叫熒光效應(yīng)。對(duì)在紫外線照射下物質(zhì)發(fā)生的光譜進(jìn)行分析，可以獲得物質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息，這就是紫外分析。26ppt課件3．紫外線紫外線的波長范圍為4．X射線

X射線又叫倫琴射線，它的波長在之間，可通過高速電子束對(duì)金屬靶的轟擊而獲得，X射線具有很強(qiáng)的穿透能力，常用于工業(yè)探傷，晶體結(jié)構(gòu)分析和醫(yī)療檢查等許多方面。5.射線射線的波長比X射線更短,其光子的能量比X射線更大，穿透能力更強(qiáng)，可用于金屬探險(xiǎn)傷，物位測(cè)定等，是研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的有力武器。電磁波譜中各波段的劃分主要依照獲得它們的手段和探測(cè)它們的方法。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各波段都已沖破界限進(jìn)入鄰近波段的范圍，這就是前圖中各種電磁波相鄰波段互相重疊的緣故。27ppt課件4．X射線X射線又叫倫琴射線，它的波長在平面電磁波28ppt課件平面電磁波1ppt課件作為信息的載體應(yīng)用于通信、廣播、電視

電磁波作為探求未知物質(zhì)世界的手段應(yīng)用于雷達(dá)、導(dǎo)航、遙測(cè)、遙感和遙控

研究設(shè)計(jì)產(chǎn)生能滿足各種應(yīng)用要求的電磁波能量存在的一種形式時(shí)變電流或加速運(yùn)動(dòng)的電荷向空間輻射電磁波電磁波輻射問題29ppt課件作為信息的載體應(yīng)用于電磁波作為探求未知物質(zhì)世界的手段應(yīng)用于雷

由麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，而變化的磁場(chǎng)又產(chǎn)生變化的電場(chǎng)，這樣，變化電場(chǎng)和變化磁場(chǎng)之間相互依賴，相互激發(fā)，交替產(chǎn)生，并以一定速度由近及遠(yuǎn)地在空間傳播出去。這樣就產(chǎn)生了電磁波。一電磁波的產(chǎn)生與傳播

(1)電磁場(chǎng)能量幾乎分別集中于電容器和自感線圈內(nèi)，不利于電磁波的輻射，所以必需設(shè)計(jì)能讓能量輻射的電路。(2)電磁波在單位時(shí)間內(nèi)輻射功率與頻率的四次方成正比，而LC電路頻率為很低，因而要對(duì)電路進(jìn)行改造。我們知道，線圈L和電容C組成的電路可以產(chǎn)生電磁振蕩，電磁振蕩能夠發(fā)射電磁波。但由LC組成普通振蕩電路，有以下特點(diǎn)：1、電磁波的波源

30ppt課件由麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化的磁提高振蕩電路的固有頻率并開放電磁場(chǎng)的措施是：

具體方式如圖所示。

②

減少線圈匝數(shù)并逐漸拉直，最后簡化成一根直線。①

縮小電容器極板面積；拉大電容器極板間距離。最后形成電偶極子，即發(fā)射電磁波的天線。這樣既能使電磁場(chǎng)分布到空間去，又增加了輻射功率。輻射功率31ppt課件提高振蕩電路的固有頻率并開放電磁場(chǎng)的措施是：

具體方式如圖所32ppt課件5ppt課件振蕩偶極子類似一個(gè)正負(fù)電荷相對(duì)中心作諧振動(dòng)的彈簧,可激發(fā)渦旋電場(chǎng).電偶極矩:p=p0cost±???⊕?⊕電源LCRLC振蕩器傳輸線偶極子天線電磁波發(fā)射無線電短波的電路示意圖33ppt課件振蕩偶極子類似一個(gè)正負(fù)電荷相對(duì)中心作諧振動(dòng)的彈簧,可激發(fā)渦旋34ppt課件7ppt課件+-振蕩電偶極子附近的電磁場(chǎng)線35ppt課件+-振蕩電偶極子附近的電磁場(chǎng)線8ppt課件36ppt課件9ppt課件極軸傳播方向2、電偶極子的電磁場(chǎng)

以振子中心為球心、軸線為極軸作球面，作為電磁波的波面。面上任一點(diǎn)A處，場(chǎng)強(qiáng)矢量E處于過點(diǎn)A子午面內(nèi)，磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量H處于過點(diǎn)A并平行于赤道平面的平面內(nèi)，兩者互相垂直，并且都垂直于點(diǎn)A的位置矢量r，即垂直于波的傳播方向。

離振子的距離r遠(yuǎn)大于電磁波波長的波場(chǎng)區(qū)，波面趨于球面，電磁場(chǎng)分布比較簡單。37ppt課件極軸傳播方向2、電偶極子的電磁場(chǎng)以振子中心為球心、嚴(yán)格地說，理想的平面電磁波是不存在的因?yàn)橹挥袩o限大的波源才能激勵(lì)出這樣的波但是如果場(chǎng)點(diǎn)離波源足夠遠(yuǎn)那么空間曲面的很小一部分就十分接近平面在這一小范圍內(nèi)波的傳播特性近似為平面波的傳播特性例如，距離發(fā)射天線相當(dāng)遠(yuǎn)的接收天線附近的電磁波，由于天線輻射的球面波的等相位球面非常大，其局部可近似為平面，因此可以近似地看成均勻平面波38ppt課件嚴(yán)格地說，理想的平面電磁波是不存在的因?yàn)橹挥?/p>

赫茲實(shí)驗(yàn)在人類歷史上首次發(fā)射和接收了電磁波，且通過多次實(shí)驗(yàn)證明了電磁波與光波一樣能夠發(fā)生反射、折射、干涉、衍射和偏振，驗(yàn)證了麥克斯韋預(yù)言，揭示了光的電磁本質(zhì)，從而將光學(xué)與電磁學(xué)統(tǒng)一起來。

*赫茲實(shí)驗(yàn)39ppt課件赫茲實(shí)驗(yàn)在人類歷史上首次發(fā)射和接收了電磁波，且二、平面電磁波的特性1.電磁波是橫波xzy

偏振性，，分別在各自的平面方向上振動(dòng)。

與

分別在相互垂直的平面內(nèi)振動(dòng)，并與構(gòu)成右手螺旋系。40ppt課件二、平面電磁波的特性1.電磁波是橫波xzy偏振性，2.

同相位3.與數(shù)值上成比例。真空中即光速，光是一種電磁波。4.電磁波在媒質(zhì)中傳播的速度

電磁波中的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度都作周期性變化，在任意給定的位置，兩者的相位相同。麥克斯韋當(dāng)初正是在此啟發(fā)下提出光是一種電磁波的假說。41ppt課件2.同相位3.與電磁波中電場(chǎng)能量和磁場(chǎng)能量的總和叫做電磁波的能量，亦稱為輻射能。三電磁波的能量輻射能：在電磁波傳播時(shí)，其中能量也隨之傳播。以電磁波的形式傳播出去的能量.

單位時(shí)間內(nèi)通過與傳播方向垂直的單位面積的能量，叫能流密度。平均能流密度就是波的強(qiáng)度：w——電磁場(chǎng)能量密度，u——電磁波波速電磁波的能流密度

1．能流密度42ppt課件電磁波中電場(chǎng)能量和磁場(chǎng)能量的總和叫做電磁波的能

電磁波的能流密度（坡印廷）矢量由得為方向相同，則其矢量式與考慮到uSvv43ppt課件電磁波的能流密度（坡印廷）矢量由得為方向相同，則其矢量對(duì)于電偶極子：

特點(diǎn)：(1)輻射能量與頻率的四次方成正比；(2)輻射能量與距離的平方成反比，這是球面波的特點(diǎn)；(3)有很強(qiáng)的方向性，在垂直于軸線方向上的輻射最強(qiáng)，而在沿軸線方向上沒有輻射。44ppt課件對(duì)于電偶極子：特點(diǎn)：17ppt課件輻射功率：單位時(shí)間內(nèi)輻射的能量以振蕩偶極子為中心，r半徑為的球面上積分，并把所得的結(jié)果對(duì)時(shí)間取平均，則得振蕩偶極子的平均輻射功率為

（2）無線電中使用以上的頻率。2．輻射功率說明：（1）普通交流電V=50Hz，輻射能量可忽略；

由此可知振蕩偶極子的輻射功率與頻率的四次方成正比。

45ppt課件輻射功率：單位時(shí)間內(nèi)輻射的能量以振蕩偶極子為中心，r半四、電磁波譜760nm400nm

可見光

電磁波譜紅外線

紫外線

射線X射線長波無線電波頻率波長短波無線電波電磁波的范圍很廣。為了便于比較，以便對(duì)各種電磁波有全面的了解，我們可以按照波長（或頻率）的大小，把它們依次排成波譜，稱為電磁波譜。

46ppt課件四、電磁波譜760nm400nm可見光電磁波宇宙射線射線X射線紫外線可見光紅外線微波毫米波厘米波分米波超短波短波中波長波無線電波47ppt課件宇宙射線射線X射線紫外線可見光紅外長波中波短波超短波微波電磁波譜真空中波長主要產(chǎn)生方式無線電波

由線路中電磁振蕩所激發(fā)的電磁輻射48ppt課件長波電磁波譜真空中波長主要產(chǎn)生方式無線電波由電磁波譜真空中波長主要產(chǎn)生方式

由熾熱物體、氣體放電或其他光源激發(fā)分子或原子等微觀客體所產(chǎn)生的電磁輻射紅外線可見光紅橙黃綠青藍(lán)紫紫外線49ppt課件電磁波譜真空中波長主要產(chǎn)生方式由熾熱物體、氣電磁波譜真空中波長主要產(chǎn)生方式

用高速電子流轟擊原子中內(nèi)層電子而產(chǎn)生的電磁輻射X射線γ射線由放射性原子衰變時(shí)發(fā)出的電磁輻射或用高能粒子與原子核碰撞所產(chǎn)生電磁輻射50ppt課件電磁波譜真空中波長主要產(chǎn)生方式用高速電子流轟1．無線電波

無線電波主要用于廣播，電視和通信等。無線電波在空間的傳播主要有地波、天波和空間波三種不同的方式。

地波沿地球表面附近的空間傳播，這樣無線電波必須經(jīng)地面障礙物才能傳到較遠(yuǎn)的地方。長波和中波的波長較長，衍射本領(lǐng)較強(qiáng)，能繞過一些障礙物，因此可采用地波形式傳播。

天波是通過大氣外層的電離層對(duì)無線電波的反射來進(jìn)行傳播的。波長越長雖然越容易反射，但電離層對(duì)無線電波的吸收又隨波長增大而增加；而超短波、微波又易于穿透電離層而不被反射，因此天波最適宜于傳播短波。

空間波是沿直線在空間傳播無線電波，其傳播最遠(yuǎn)距離不超過視線距離。超短波和微波衍射能力差，又會(huì)穿透電離層，因此只能以空間波方式傳播，但距離有限。為了實(shí)現(xiàn)長距離傳播，可采用增高發(fā)射天線和接力通信（中繼站）等方法。各種無線電波的用途見表3.1所列，其中尤其值得一提的是微波的傳輸和應(yīng)用。微波頻率在之間，占據(jù)高頻無線電波很大一段，51ppt課件1．無線電波無線電波主要用于廣播，電視和通信等。無線和數(shù)萬路電話?，F(xiàn)在人們?yōu)榱诉M(jìn)行遠(yuǎn)距離微波通信，常采用同軸電纜傳輸或光纖傳輸?shù)姆椒?。通信衛(wèi)星的出現(xiàn)，使微波通信能