§ 16-1 光的电磁波（ Electromagnetic Wave）
引,
电磁波：电磁场由近及远传播的过程
哇！其实我们生活在电磁波里啊！
L C
一、电磁波的产生和传播
L
C
1、电场、磁场过分集中在电容、电感中,
2、频率不高，能量发射不远。
电偶极子天线
- - -
+ + +
- - -
+ + +
E
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传播机制,
1）变化的电场激发一个
变化的磁场；
2）变化的磁场激发一个
变化的电场。
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沿 Z轴传播
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设 Z轴上有一点
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在 Z+dZ处取一点 Q，则,
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两式比较,
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22
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可见电磁场以波的形式传播，且 ??/12 ?u
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二、自由空间传播的电磁波特性
自由空间,0,0 ?? j?? 均匀无限大、各向
同性无损耗的介质空间。
1、电磁波为横波，且 uHE ???,,三者垂直。
HE ?? ?u? 的方向为 的方向
Z
X
Y
1、电磁波为横波，且 uHE ???,,三者垂直。
HE ?? ?u? 的方向为 的方向
u?
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H?2、对给定方向传播的电磁波
各自在固定的平
面内振动 ---偏振性。 E
? H?
3、同一点 同相且大小成正比。 E? H?、
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Z
X
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3、同一点 同相且大小成正比。 E? H?、
推证,
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11
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4、电磁波的传播速度为光速（在真空中）
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横波性、偏振性、正比性、传播的光速性
三、电磁波的能量和能流密度
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22
2
1
2
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四、电磁波谱,
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线
射
线
紫
外
线
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见
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红
外
线
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毫
米
波
厘
米
波
分
米
波
超
短
波
短
波
长
波
中
波
无线电波
微 波
10-4 10-2 102 1 104 106 108 1010 1012 1014
3?1022 3?1020 3?1018 3?1016 3?1014 3?1012 3?1010 3?108 3?106 3?104
宇
宙
射
线
电
力
系
统
五、电磁波的动量和其物质性
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单单 ?
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22
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定义动量流密度,
c
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c
c
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C
单位面积
单位时间内通过垂直于电磁波传播方向的单位
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为能流密度S
若此动量被物质表面
吸收，则单位表面受
力（压强）,c
S
F ?单位面积
若此动量被物质表面
吸收，则单位表面受
力（压强）,
c
S
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若此动量被物质表面
反射，则单位表面受
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C
单位面积
C
单位面积
真
空
若此动量被物质表面
反射，则单位表面受
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2
?单位面积 C
单位面积
早就被实验证实,
悬丝
反射镜
结论：电磁波具有能量、动量、质量,
电磁波是一种物质。
列别捷夫
引,
电磁波：电磁场由近及远传播的过程
哇！其实我们生活在电磁波里啊！
L C
一、电磁波的产生和传播
L
C
1、电场、磁场过分集中在电容、电感中,
2、频率不高，能量发射不远。
电偶极子天线
- - -
+ + +
- - -
+ + +
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1）变化的电场激发一个
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设有一偶极子
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（ 7）、（ 8）
两式比较,
可见电磁场以波的形式传播，且 ??/12 ?u
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空中的电场线、磁场线
二、自由空间传播的电磁波特性
自由空间,0,0 ?? j?? 均匀无限大、各向
同性无损耗的介质空间。
1、电磁波为横波，且 uHE ???,,三者垂直。
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1、电磁波为横波，且 uHE ???,,三者垂直。
HE ?? ?u? 的方向为 的方向
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E?
H?2、对给定方向传播的电磁波
各自在固定的平
面内振动 ---偏振性。 E
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3、同一点 同相且大小成正比。 E? H?、
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Z
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3、同一点 同相且大小成正比。 E? H?、
推证,
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A为常数，不代表波动，可不计入。
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结论,HE ??,同频率、相位 ?
? HE ??,的值成正比
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或同乘 ?,EB ???
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或幅值,
4、电磁波的传播速度为光速
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00 1041085.8
11
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4、电磁波的传播速度为光速（在真空中）
712
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横波性、偏振性、正比性、传播的光速性
三、电磁波的能量和能流密度
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22
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1
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乌莫夫 --玻印廷矢量
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三、电磁波的能量和能流密度
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微 波
10-4 10-2 102 1 104 106 108 1010 1012 1014
3?1022 3?1020 3?1018 3?1016 3?1014 3?1012 3?1010 3?108 3?106 3?104
宇
宙
射
线
电
力
系
统
五、电磁波的动量和其物质性
2mcE ?由
单位体积中的质量 2/ cwm
单单 ?
单位体积中的动量
cwP /单单 ?
22
0
2 )( PCEE ??? 0
0 ?E
定义动量流密度,
c
S
c
c
w
cP ??单
C
单位面积
单位时间内通过垂直于电磁波传播方向的单位
面积的电磁动量。
为能流密度S
若此动量被物质表面
吸收，则单位表面受
力（压强）,c
S
F ?单位面积
若此动量被物质表面
吸收，则单位表面受
力（压强）,
c
S
F ?单位面积
若此动量被物质表面
反射，则单位表面受
力（压强）,
c
S
F
2
?单位面积
C
单位面积
C
单位面积
真
空
若此动量被物质表面
反射，则单位表面受
力（压强）,
c
S
F
2
?单位面积 C
单位面积
早就被实验证实,
悬丝
反射镜
结论：电磁波具有能量、动量、质量,
电磁波是一种物质。
列别捷夫
