c18-电磁波.pptx

文档介绍：1
§18-1 电磁波的波动方程
j
图18-1
x
y
z
Hz
Ey
设无限大平面上的电流密度: jy=Acos(t+)。
对abcd:
a
b
c
d
Ey
Ey+ dEy
dx
l
-Eyl+(Ey+dEy)l
2
对efgh:
e
f
g
h
Hy
Hy+ dHy
dx
l
j
图18-1
x
y
z
Hz
Ey
a
b
c
d
Ey
Ey+ dEy
dx
l
Hzl-(Hz+dHz)l
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这表明:电磁场以波的形式在空间传播,形成电磁波。
4

真空中: = c。
可见,真空中电磁波的传播速度即为光速。这与实验结果一致。这也表明,光波就是在某一波段的电磁波。
、相位相同,且
(18-1)

E,H的方向与传播方向垂直。
(传播方向)
图18-2
§18-2 平面电磁波的基本性质
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(1)电磁波的能量密度(即单位体积内的电磁能量)为
(18-2)
(波强) 坡印廷矢量
单位时间内通过与电磁波传播方向垂直的单位面积的能量,叫做电磁波的能流密度,也叫电磁波的强度。
如图, 在时间dt内通过面元ds的能量应是以ds为底面、高度为dt的柱体内的电磁能量。
以S表示能流密度的大小,则
dsdt
dsdt
ds
dt

图18-3
6
S=
注意到:
于是得 S=EH
电磁波的能流密度可写成矢量形式
电磁波的能流密度矢量又叫坡印廷矢量。
(p56)
(传播方向)
图18-4
考虑到E、H和能量传播方向S 间的关系,(见图18-4),
(18-3)
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例题18-1 讨论电源和电阻中玻印廷矢量的方向。
能量从四周进入电阻,以供给它消耗。
能量从电源内发出,向负载提供能源。
可见,电能是随电磁波传输的,即电磁波是能量的携带者。
.
.
I
图18-5
8
例题18-2 一电台(视为点波源)的平均发射功率P=40kw, 求离电台1km处的能流密度的大小。
解若用S=EH求解,E、H都不知道。
此题可用能流密度的概念求解。
从电台(点波源)发出的能量分布在半径r的球面上,由能流密度的定义可得
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例题18-3 设有一平面电磁波在真空中传播,电磁波通过某点时,该点E=50V·m-1。试求该时刻这一点的B和H的大小以及电磁能量密度和能流密度S的大小。
解由
B=µoH ,
由于
S=EH= (w/m2)
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§18-4 振荡电偶极子的辐射
振荡电偶极子的电矩可表示为
pe=pocos t
将振荡电偶极子置于球心,解麦克斯韦方程组得
可见,电磁场都是沿径向r传播的平面简谐行波。
pe
图18-6

r
