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电 磁 波

第 18 章. (2). 电 磁 波. (Electromagnetic wave). y. E y. E y + dE y. d. a. E y. l. dx. j. c. b. x. H z. z. 图 18-1. §18-1 电磁波的波动方程. 设无限大平面上的电流密度 : j y =Acos( t+ ) 。. 对 abcd :. - E y l+ ( E y + dE y ) l. y. E y. E y + dE y. d. a. E y. l. dx. j. c. b. x.

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  1. 第18章 (2) 电 磁 波 (Electromagnetic wave)

  2. y Ey Ey+ dEy d a Ey l dx j c b x Hz z 图18-1 §18-1 电磁波的波动方程 设无限大平面上的电流密度: jy=Acos(t+)。 对abcd: -Eyl+(Ey+dEy)l

  3. y Ey Ey+ dEy d a Ey l dx j c b x Hy+ dHy Hy e h Hz l f z g dx 图18-1 对efgh: Hzl-(Hz+dHz)l

  4. 这表明:电磁场以波的形式在空间传播,形成电磁波。这表明:电磁场以波的形式在空间传播,形成电磁波。

  5. (18-1) (传播方向) E，H的方向与传播方向 垂直。 图18-2 §18-2 平面电磁波的基本性质 1.波速 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。 2.电场和磁场的周期、相位相同，且 3.电磁波是横波

  6. (18-2)  ds dt 图18-3 4.电磁波的能流密度 (1)电磁波的能量密度(即单位体积内的电磁能量)为 5.电磁波的能流密度(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

  7. 考虑到E、H和能量传播方向S 间的关系,(见图18-4), (18-3) (传播方向) 图18-4 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。 6.电磁波谱(p56)

  8. I . . 图18-5 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。

  9. 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

  10. 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。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=6.7 (w/m2)

  11. r pe  图18-6 §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。

  12. r pe  图18-6 振荡电偶极子的辐射功率P等于通过整个球面的电磁波的能流,即

  13. 平均辐射功率: 平均辐射功率与的4次方成正比。 可见，要获得好的电磁辐射，电磁波的频率要高，同时要做成开放电路。

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