东南大学：《物理学》课程PPT教学课件（第五版）第十章 波动（10.7）平面电磁波

物理学 10-7平面电磁浪 第五版 电磁波的产生与传播 变化的电磁场在空间以一定的速度传 播就形成电磁波 T=2π√LC 2π√LC @ 」Q 振荡电偶极子 第十章浪动 1

第十章 波动 物理学 第五版 10-7 平面电磁波 1 + Q0 Q0 L C 一 电磁波的产生与传播 变化的电磁场在空间以一定的速度传 播就形成电磁波. T = 2π LC 2π LC 1  = - + 振荡电偶极子 + -

物理学 10-7平面电磁浪 第五版 不同时刻振荡电偶振荡电偶极子附近的电磁场线 极子附近的电场线 p= po cost B B E E 第十章浪动

第十章 波动 物理学 第五版 10-7 平面电磁波 2 不同时刻振荡电偶 极子附近的电场线 p p cost = 0 + + + + + E  B  E  c c c c  + - B  振荡电偶极子附近的电磁场线

物理学 10-7平面电磁浪 第五版 极轴,传播方向 E(,t)= spoon 0 cos a(t 4兀r H(r, t) cupa sin 6 cos o(t u &ll 4 第十章浪动

第十章 波动 物理学 第五版 10-7 平面电磁波 3 cos ( ) 4π sin ( , ) 2 0 u r t r p E r t =  −    cos ( ) 4 π sin ( , ) 2 0 u r t r p H r t =  −     u =1  p0  极轴 传播方向 r  E  H 

物理学 10-7平面电磁浪 第五版 X E e=Eo cos a(t H=Ho cos O(t-) 平面电磁波 E H 第十章浪动

第十章 波动 物理学 第五版 10-7 平面电磁波 4 平面电磁波 u  E  H  x o cos ( ) 0 u x E = E  t − cos ( ) 0 u x H = H  t − E  u  H 

物理学 10-7平面电磁浪 第五版 二平面电磁波的特性 k= H=Ho cosO(t-)=Ho cos(at-lr u e=Eo coSO(t-=Eo cos(at-hr) (1)电磁波是横波,E⊥nH⊥nE (2)E和H同相位 第十章浪动

第十章 波动 物理学 第五版 10-7 平面电磁波 5 二 平面电磁波的特性 cos ( ) cos( ) 0 0 E t kx u x E = E  t − =  − cos ( ) cos( ) 0 0 H t kx u x H = H  t − =  −  2π k = E  S  H  (1)电磁波是横波, E u   ⊥ H u   ⊥ (2) E 和 同相位  H 

物理学 10-7平面电磁浪 第五版 (3)E和H数值成比例 H=√EE (4)电磁波传播速度为 L=1/√E 真空中波速等于光速 l=C=1/V01=2998×10°m3y 第十章浪动

第十章 波动 物理学 第五版 10-7 平面电磁波 6 (3) 和 数值成比例 H =  E E  H  (4)电磁波传播速度为 u =1/  8 1 0 0 1/ 2.998 10 m s − u = c =   =   真空中波速等于光速

物理学 10-7平面电磁浪 第五版 电磁波的能量 辐射能以电磁波的形式传播出去的能量 电磁波的能流密度S=w >电磁场能量密度=+m=(E2+hH (E2+H12)=EH 又=1/√AH=VE 电磁波的能流密度(坡印廷)矢量S=E×F 第十章浪动

第十章 波动 物理学 第五版 10-7 平面电磁波 7 三 电磁波的能量 辐射能 以电磁波的形式传播出去的能量. 电磁波的能流密度 S = wu ( ) 2 1 2 2 ➢ 电磁场能量密度 w = we + wm = E + H ➢ 电磁波的能流密度(坡印廷)矢量 S E H    =  ( ) 2 2 2 E H u S =  +  = EH 又 u =1/  H =  E

物理学 10-7平面电磁浪 第五版 电磁波的能流密度(坡印廷矢量S=Ex 平面电磁波能流密度 平均值S=E。H0 E 振荡偶极子的平均 辐射功率 b=0a4 ∝CC H 12丌ut 第十章浪动

第十章 波动 物理学 第五版 10-7 平面电磁波 8 平面电磁波能流密度 平均值 0 0 2 1 S = E H 振荡偶极子的平均 辐射功率 4 2 4 0 12π    =  u p p ➢ 电磁波的能流密度(坡印廷)矢量 S E H    =  E  S  H 

物理学 10-7平面电磁浪 第五版 四电磁波谱 电磁波谱 8 012.14 18.20.2224 10101010101010-10 101010 频率Hz 红外线紫外线 长波无线电波 760m可见光400m1射线 短波无线电波 X射线 波长m0810410010-410810-210-6 第十章浪动 9

第十章 波动 物理学 第五版 10-7 平面电磁波 9 760 nm 可见光 400 nm 电 磁 波 谱 红外线 紫外线 γ 射 线 X射线 长波无线电波 6 10 10 10 14 10 18 10 22 10 2 10 4 10 8 10 12 10 16 10 20 10 24 10 0 10 频率 Hz 16 10 8 − 波长 m10 4 10 4 10 0 − 10 8 10− 12 10− 短波无线电波 四 电磁波谱

物理学 10-7平面电磁浪 第五版 无线电波3×104m~0.1cm 红外线6×105m~760m 可见光760nm~400nm 紫外光400mm~5mm 射线5mm~0.04mm Y射线<0.04nm 第十章浪动 10

第十章 波动 物理学 第五版 10-7 平面电磁波 10 无线电波 3 10 m ~ 0.1cm 4  可 见 光 760nm ~ 400nm 红 外 线 紫 外 光 400nm ~ 5 nm X 射 线 5 nm ~ 0.04 nm γ 射 线  0.04nm 6 10 nm ~ 760 nm 5 