Skip to content

Chapter39 EMWave and Light waves

39-1 电磁波谱

alt text

  • 可见光：380nm-750nm
  • 红外线：700nm-1mm
  • 微波：1mm-1m
  • 无线电波：>1m
  • 紫外线：1nm-400nm
  • X射线：0.01nm-10nm
  • γ射线：<10pm

39-2 电磁波的产生

alt text

静止的电荷电场能量恒定，匀速运动的电荷有恒定的磁场能，这不包含能量的转换。

  1. LCR电路

    alt text

  2. 电磁波的发射

    由于频率需要很大，因此\(f = \frac{w}{2π} = \frac{1}{2π\sqrt{LC}}\)说明L与C需要很小。

    alt text

    上图体现了这点，把电容器的d拉的很大。

39-3 电磁波的传播

方向：可以理解为通电导线周围的磁场方向按照右手定则确定，但是磁感线周围的电场方向按照左手定则确定。

alt text

大小：电场的变化率越快，感应出的磁场就越大，但是上一时间感应出的磁场不会凭空消失而是积累，所以其实是电场的变化率越快，磁场的变化率越快。也就是说二者相位相同

39-4 电磁波的性质

对于自由空间中，电磁波满足

  1. 为横波
  2. 电场方向垂直于磁场方向
  3. 电场与磁场的相位相同(同相)
  4. \(\sqrt{K_eε_0}E_0 = \sqrt{K_mμ_0}H_0\)， 其中\(ε_0\)为真空介电常数，\(μ_0\)为真空磁导率
  5. 波速：\(v = \sqrt{\frac{1}{K_eK_mε_0μ_0}}\) 在空气中，\(K_e\)=\(K_m\) =1，因此\(v\) = \(\sqrt{\frac{1}{ε_0μ_0}}\) = 3*108m/s

alt text

39-5 电磁波的能流密度和动量

\(U = U_E + U_B = ∭(\frac{1}{2}\vec{E}*\vec{D} + \frac{1}{2} \vec{B}*\vec{H})dv = ∭(\frac{ε_0E^2}{2} + \frac{B^2}{2μ_0})dv\)