第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波
?麦克斯韦方程
组和电磁波
第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波
§ 18-1麦克斯韦方程组
?1865年麦克斯韦首先总结
电磁场的规律，成功地预
见了 电磁波的存在,根据
麦克斯韦方程，可以解决
宏观的 电磁场 的各种问题
。
第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波
一,麦克斯韦方程组
?对 静电场 和 稳恒磁场 有
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S
SdB
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? ???L IldH
?? 稳恒磁场的安培环
路定律
静电场的高斯定理
静电场的环路定律
稳恒磁场的高斯定理
第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波
?空间既有静电场和稳恒磁场，又有变
化的电场和变化的磁场
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组
第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波 物理意义概括,
?方程 1：任何闭合曲面的电位移通量只
与该闭合曲面内自由电荷有关,
----电场的高斯定理
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真空中
第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波
----法拉弟电磁感应定律
?方程 2：变化的磁场产生涡旋电
场,即变化的磁场总与电场相伴
?
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第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波
?方程 3：任何形式产生的磁场都是
涡旋场，磁力线都是闭合的
----磁场的高斯定理
? ??S SdB 0.3
??
第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波
----全电流定律
?方程 4：全电流与磁场的关系，
揭示了变化电场产生涡旋磁场的
规律，即变化的电场总与磁场相
伴
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第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波
二、电场 E和磁场 B的定义
?电磁场对带电粒子作用，预
言了粒子运动
洛仑兹公式
BvqEqF
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上式定义了 电场 E和 磁场 B
第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波
§ 18-2 电磁波
?一、电磁波,
? 电荷作加速运动时，其周围的
电场和磁场将发生变化，并且这
种变化将从电荷所在处向外传播
，这种相互紧密联系的变化的电
场和磁场就叫电磁波。
第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波
二,电磁波谱 /m?
1610?1410?1210?1010?810?610?410?210?010210410
可见光
红外线 紫外线
x 射线
? 射线
微波 无线电波
长
波
中
波
短
波
TV
FM
?无线电波和微波 (>10-3m):长波 用于远
洋长距离通讯 ; 中波 用于无线电广播；
短波 用于无线电广播、电报 ; 超短波,
微波 用于电视、雷达、无线电导航等
第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波
?红外线 (7.6?10-7--10-3m),红光与微波之
间，有显著的热效应，应用于红外侦察
、红外制导、红外热成像、红外报警等
?可见光 (4?10-7--7.6?10-7m),人眼敏感区
?紫外线 (10-9--4?10-7m),紫光之外部分
区域，有显著的生理作用和荧光效应，
可用有杀菌
红外线、可见光、紫外线统称为 光辐射
第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波
? x射线 (10-13--4?10-7m),高速电子流轰
击金属可得，具有很强的穿透力，能使
照相底片感光，使荧光发光，可用于医
疗检查、金属探伤、晶体分析
? ? 射线 (10-8m以下 ),原子核衰变时发出
的波长极短的电磁波，可用于金属探伤
等
第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波
三、电磁波一般性质,
?电磁波是横波,
?传播方向与磁场和电场方向相互垂
直。
?电磁波中的电场 E和磁场 B大小关系
B=E/C
?电磁波中的电场 E和磁场 B的相位关
系 是同相位
第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波
※ 电磁波具有能量，在真空中的电
磁波的单位体积内的能量为
?在电磁波传播时，其中的能量也同
时传播。传播的速度是光速
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第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波
§ 18-1麦克斯韦方程组
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见了 电磁波的存在,根据
麦克斯韦方程，可以解决
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一,麦克斯韦方程组
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第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波
?空间既有静电场和稳恒磁场，又有变
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第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波
§ 18-2 电磁波
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第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波
二,电磁波谱 /m?
1610?1410?1210?1010?810?610?410?210?010210410
可见光
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第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波
?红外线 (7.6?10-7--10-3m),红光与微波之
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第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波
? x射线 (10-13--4?10-7m),高速电子流轰
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第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波
三、电磁波一般性质,
?电磁波是横波,
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?电磁波中的电场 E和磁场 B大小关系
B=E/C
?电磁波中的电场 E和磁场 B的相位关
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第十八章 麦克斯韦方程组和电磁波
※ 电磁波具有能量，在真空中的电
磁波的单位体积内的能量为
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