第11章麥克斯韋方程組和電磁輻射第1頁(yè)11.1麥克斯韋方程組11.1麥克斯韋方程組第2頁(yè)前人成就+感生電場(chǎng)+位移電流磁場(chǎng)強(qiáng)度電位移與它們相關(guān)輔助量：第3頁(yè)(2)(3)(4)(1)麥克斯韋方程組積分形式：第4頁(yè)說(shuō)明：說(shuō)明1.

麥克斯韋方程組是電磁場(chǎng)基本規(guī)律。它說(shuō)明了電場(chǎng)、磁場(chǎng)是統(tǒng)一整體。它滿(mǎn)足相對(duì)性原理（對(duì)任意慣性系規(guī)律形式相同） 說(shuō)明2.

以上麥克斯韋方程組是積分形式，反應(yīng)了電磁場(chǎng)瞬時(shí)關(guān)系與區(qū)域關(guān)系；麥克斯韋方程組微分形式可由數(shù)學(xué)中奧斯特羅格拉得斯基公式和斯托克斯公式得到,微分形式反應(yīng)了電磁場(chǎng)瞬時(shí)關(guān)系與當(dāng)?shù)仃P(guān)系：第5頁(yè)(2)由公式(1)可得:(1)(2)(3)(4)（奧）（斯）麥克斯韋方程組微分形式第6頁(yè)麥克斯韋由微分形式麥克斯韋方程組得出：電磁波滿(mǎn)足波動(dòng)方程形式,并對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)波動(dòng)方程中速度項(xiàng)，得到電磁波傳輸速度為真空中:介質(zhì)中:電磁波傳輸速度恰好與光速一樣大。他預(yù)言光就是電磁波。十年以后他預(yù)言被赫茲試驗(yàn)證實(shí)。說(shuō)明3.改變電磁場(chǎng)(電磁波)傳輸速度第7頁(yè)說(shuō)明4.電磁波產(chǎn)生與傳輸振蕩電偶極子圖右半為L(zhǎng)C

振蕩回路。試驗(yàn)表明：電容器充電后，K合向右，LC回路中電流大小和方向會(huì)交替改變。改變電流

改變磁場(chǎng)

改變電場(chǎng)

改變磁場(chǎng)

改變電場(chǎng)

輻射電磁波普遍規(guī)律：“當(dāng)電荷有加速度時(shí)就要輻射電磁波”。第8頁(yè)遠(yuǎn)場(chǎng)（離開(kāi)振子很遠(yuǎn)地方），

能夠看成是平面波（橫波），和相互垂直，同頻率，同相位地改變：第9頁(yè)

電場(chǎng)，磁場(chǎng)與真空中波速三者矢量關(guān)系為：大小關(guān)系：或*

11.2加速電荷電場(chǎng)*

11.3加速電荷磁場(chǎng)第10頁(yè)11.4電磁波能量11.4電磁波能量第11頁(yè)在空間某點(diǎn)處,電磁場(chǎng)能量密度（單位體積內(nèi)電磁場(chǎng)能量）為有在介質(zhì)中第12頁(yè)電磁波傳輸時(shí)，電磁場(chǎng)能量也跟著傳輸。電磁波能流密度矢量(也稱(chēng)為坡印亭矢量):大小----單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)垂直于傳輸方向 單位面積能量;方向----電磁波傳輸方向。關(guān)系:【證實(shí)】第13頁(yè)寫(xiě)成矢量即振蕩電偶極子遠(yuǎn)場(chǎng)電磁波能流密度有三個(gè)特點(diǎn):-----頻率越高輻射越強(qiáng)。比如.廣播頻率幾百千赫以上；比如.天空藍(lán)色。

第14頁(yè)-----赤道面上輻射最強(qiáng)，極軸方向輻射為零。振蕩電偶極子輻射強(qiáng)度與

角關(guān)系（P=ql電偶極矩）

I(

)第15頁(yè)11.6電磁波動(dòng)量11.6電磁波動(dòng)量第16頁(yè)電磁波能夠看成是由光子組成。光子有即設(shè)單位體積中光子數(shù)為n，將上式兩邊乘n，得到單位體積內(nèi)電磁波動(dòng)量大小為（E---光子能量）電磁波動(dòng)量密度為第17頁(yè)光射到一個(gè)物體表面上時(shí)，會(huì)對(duì)表面產(chǎn)生壓力------光壓。不過(guò)怎樣了解電磁波壓力

設(shè)一列電磁波射在一塊金屬板上，金屬中自由電子將在電場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)。圖中電子應(yīng)向下運(yùn)動(dòng)。試驗(yàn)?zāi)軌驕?zhǔn)確地測(cè)出光壓。光子射到物體表面上時(shí)有壓力，輕易了解；試驗(yàn)證實(shí)，電磁波確實(shí)有動(dòng)量。第18頁(yè)所以電子將受到沿+x方向洛侖茲力作用。電子受這個(gè)力傳遞給金屬板，這金屬板就受到了+x方向光壓