平面電磁波平面電磁波作為信息的載體應用于通信、廣播、電視

電磁波作為探求未知物質世界的手段應用于雷達、導航、遙測、遙感和遙控

研究設計產生能滿足各種應用要求的電磁波能量存在的一種形式時變電流或加速運動的電荷向空間輻射電磁波電磁波輻射問題作為信息的載體應用于電磁波作為探求未知物質世界的手段應用于雷

由麥克斯韋的電磁場理論，變化的電場產生變化的磁場，而變化的磁場又產生變化的電場，這樣，變化電場和變化磁場之間相互依賴，相互激發，交替產生，并以一定速度由近及遠地在空間傳播出去。這樣就產生了電磁波。一電磁波的產生與傳播

(1)電磁場能量幾乎分別集中于電容器和自感線圈內，不利于電磁波的輻射，所以必需設計能讓能量輻射的電路。(2)電磁波在單位時間內輻射功率與頻率的四次方成正比，而

LC電路頻率為很低，因而要對電路進行改造。

我們知道，線圈L和電容C組成的電路可以產生電磁振蕩，電磁振蕩能夠發射電磁波。但由LC組成普通振蕩電路，有以下特點：1、電磁波的波源

由麥克斯韋的電磁場理論，變化的電場產生變化的磁提高振蕩電路的固有頻率并開放電磁場的措施是：

具體方式如圖所示。

②

減少線圈匝數并逐漸拉直，最后簡化成一根直線。①

縮小電容器極板面積；拉大電容器極板間距離。最后形成電偶極子，即發射電磁波的天線。這樣既能使電磁場分布到空間去，又增加了輻射功率。輻射功率提高振蕩電路的固有頻率并開放電磁場的措施是：

具體方式如圖所電磁波產生原理ppt課件振蕩偶極子類似一個正負電荷相對中心作諧振動的彈簧,可激發渦旋電場.電偶極矩:p=p0cost±

?

??⊕?⊕電源LCRLC振蕩器傳輸線偶極子天線電磁波發射無線電短波的電路示意圖振蕩偶極子類似一個正負電荷相對中心作諧振動的彈簧,可激發渦旋電磁波產生原理ppt課件+-振蕩電偶極子附近的電磁場線+-振蕩電偶極子附近的電磁場線電磁波產生原理ppt課件極軸傳播方向2、電偶極子的電磁場

以振子中心為球心、軸線為極軸作球面，作為電磁波的波面。面上任一點A處，場強矢量E處于過點A子午面內，磁場強度矢量H處于過點A并平行于赤道平面的平面內，兩者互相垂直，并且都垂直于點A的位置矢量r，即垂直于波的傳播方向。

離振子的距離r遠大于電磁波波長

的波場區，波面趨于球面，電磁場分布比較簡單。極軸傳播方向2、電偶極子的電磁場以振子中心為球心、

嚴格地說，理想的平面電磁波是不存在的因為只有無限大的波源才能激勵出這樣的波但是如果場點離波源足夠遠那么空間曲面的很小一部分就十分接近平面在這一小范圍內波的傳播特性近似為平面波的傳播特性例如，距離發射天線相當遠的接收天線附近的電磁波，由于天線輻射的球面波的等相位球面非常大，其局部可近似為平面，因此可以近似地看成均勻平面波嚴格地說，理想的平面電磁波是不存在的因為只有

赫茲實驗在人類歷史上首次發射和接收了電磁波，且通過多次實驗證明了電磁波與光波一樣能夠發生反射、折射、干涉、衍射和偏振，驗證了麥克斯韋預言，揭示了光的電磁本質，從而將光學與電磁學統一起來。

*赫茲實驗赫茲實驗在人類歷史上首次發射和接收了電磁波，且二、平面電磁波的特性1.電磁波是橫波xzy

偏振性，，分別在各自的平面方向上振動。

與

分別在相互垂直的平面內振動，并與

構成右手螺旋系。二、平面電磁波的特性1.電磁波是橫波xzy偏振性，2.

同相位3.與

數值上成比例。真空中即光速，光是一種電磁波。4.電磁波在媒質中傳播的速度

電磁波中的電場強度和磁感應強度都作周期性變化，在任意給定的位置，兩者的相位相同。

麥克斯韋當初正是在此啟發下提出光是一種電磁波的假說。2.同相位3.與

電磁波中電場能量和磁場能量的總和叫做電磁波的能量，亦稱為輻射能。三電磁波的能量

輻射能：在電磁波傳播時，其中能量也隨之傳播。以電磁波的形式傳播出去的能量.

單位時間內通過與傳播方向垂直的單位面積的能量，叫能流密度。平均能流密度就是波的強度：w——電磁場能量密度，u——電磁波波速電磁波的能流密度

1．能流密度電磁波中電場能量和磁場能量的總和叫做電磁波的能

電磁波的能流密度（坡印廷）矢量由得為方向相同，則其矢量式與考慮到uSvv電磁波的能流密度（坡印廷）矢量由得為方向相同，則其矢量對于電偶極子：

特點：(1)輻射能量與頻率的四次方成正比；(2)輻射能量與距離的平方成反比，這是球面波的特點；(3)有很強的方向性，在垂直于軸線方向上的輻射最強，而在沿軸線方向上沒有輻射。對于電偶極子：特點：輻射功率：單位時間內輻射的能量

以振蕩偶極子為中心，r半徑為的球面上積分，并把所得的結果對時間取平均，則得振蕩偶極子的平均輻射功率為

（2）無線電中使用以上的頻率。2．輻射功率說明：（1）普通交流電V=50Hz，輻射能量可忽略；

由此可知振蕩偶極子的輻射功率與頻率的四次方成正比。

輻射功率：單位時間內輻射的能量以振蕩偶極子為中心，r半四、電磁波譜760nm400nm

可見光

電磁波譜紅外線

紫外線

射線X射線長波無線電波頻率波長短波無線電波

電磁波的范圍很廣。為了便于比較，以便對各種電磁波有全面的了解，我們可以按照波長（或頻率）的大小，把它們依次排成波譜，稱為電磁波譜。

四、電磁波譜760nm400nm可見光電磁波宇宙射線

射線X射線紫外線可見光紅外線微波毫米波厘米波分米波超短波短波中波長波無線電波宇宙射線射線X射線紫外線可見光紅外長波中波短波超短波微波電磁波譜真空中波長主要產生方式無線電波

由線路中電磁振蕩所激發的電磁輻射長波電磁波譜真空中波長主要產生方式無線電波由電磁波譜真空中波長主要產生方式

由熾熱物體、氣體放電或其他光源激發分子或原子等微觀客體所產生的電磁輻射紅外線可見光紅橙黃綠青藍紫紫外線電磁波譜真空中波長主要產生方式由熾熱物體、氣電磁波譜真空中波長主要產生方式

用高速電子流轟擊原子中內層電子而產生的電磁輻射X射線γ射線由放射性原子衰變時發出的電磁輻射或用高能粒子與原子核碰撞所產生電磁輻射電磁波譜真空中波長主要產生方式用高速電子流轟1．無線電波

無線電波主要用于廣播，電視和通信等。無線電波在空間的傳播主要有地波、天波和空間波三種不同的方式。

地波沿地球表面附近的空間傳播，這樣無線電波必須經地面障礙物才能傳到較遠的地方。長波和中波的波長較長，衍射本領較強，能繞過一些障礙物，因此可采用地波形式傳播。

天波是通過大氣外層的電離層對無線電波的反射來進行傳播的。波長越長雖然越容易反射，但電離層對無線電波的吸收又隨波長增大而增加；而超短波、微波又易于穿透電離層而不被反射，因此天波最適宜于傳播短波。

空間波是沿直線在空間傳播無線電波，其傳播最遠距離不超過視線距離。超短波和微波衍射能力差，又會穿透電離層，因此只能以空間波方式傳播，但距離有限。為了實現長距離傳播，可采用增高發射天線和接力通信（中繼站）等方法。各種無線電波的用途見表3.1所列，其中尤其值得一提的是微波的傳輸和應用。微波頻率在之間，占據高頻無線電波很大一段，1．無線電波無線電波主要用于廣播，電視和通信等。無線和數萬路電話。現在人們為了進行遠距離微波通信，常采用同軸電纜傳輸或光纖傳輸的方法。通信衛星的出現，使微波通信能很方便地實現全球通信。今天，人們只需用一個直徑為的衛星地面接收天線，就可以通過衛星與世界各地交換信息了。至于利用微波與物質的相互作用原理制成的微波爐等家用電器，早已進入了普通的家庭之中。因此有非常廣泛的應用。例如，僅利用其中厘米波段(頻率為)進行通信，就可同時容納上百套電視節目2．紅外線

紅外線的波長在之間，其特點是熱效應顯著，能透過濃霧或較厚的氣層，常用作加熱、遙測、遙感等。和數萬路電話。現在人們為了進行遠距離微波通信，常采用同軸電纜4．X射線

X射線又叫倫琴射線，它的波長在之間，可通過高速電子束對金屬靶的轟擊而獲得，X射線具有很強的穿透能力，常用于工業探傷，晶體結構分析和醫療檢查等許多方面。5.射線