第四章电磁振荡与电磁波

第四章电磁振荡与电磁波

旅行者1 号探测器是目前离地球最远的人造天体，它给我们发回了上万张神秘宇宙的照片。1990 年2 月14 日，已经完成主要任务的旅行者1 号在距离地球60 亿千米之外接到了来自地球的指示，调转照相机，朝着地球的方向拍摄了一组照片。在传回地球的照片中，我们的地球是一个极小的暗淡蓝点，看不出与其他星球的区别。时至今日，我们仍然能够接收到200 亿千米之外旅行者1 号发来的信息。

电磁波的发现和使用带来了通信技术的发展，极大地改变了人们的生活，开阔了我们的视野。

他（麦克斯韦）从这组公式里算出了电磁波的速度，发现跟那时已知的

光波的速度是一样的，所以他就肯定：光就是电磁波。这是1860年的

一个重大贡献，这一发现把物理学中关于电、磁、光之间的关系整个地

改观了。

——杨振宁

第四章 1 电磁振荡

问题？

水波是由机械振动形成的。一颗石子投入水面会激起一阵涟漪，但是要形成持续的水波，则需要不断地击打水面。电视、广播接收的是电磁波，要产生持续的电磁波，需要持续变化的电流。怎样才能产生这样的电流呢？

要产生持续变化的电流，可以通过线圈和电容器组成的电路实现。

演示

观察振荡电路中电压的波形

把线圈、电容器、电源和单刀双掷开关按照图 4.1-1 甲连成电路。把电压传感器（或示波器）的两端连在电容器的两个极板上。

先把开关置于电源一侧，为电容器充电；稍后再把开关置于线圈一侧，使电容器通过线圈放电。观察电脑显示器（或示波器）显示的电压的波形（图 4.1-1 乙）。 电磁振荡的产生

在前面的实验中，电路的电压发生周期性的变化，电路中的电流也发生周期性的变化。像这样大小和方向都做周期性迅速变化的电流，叫作振荡电流（oscillating current ），产生振荡电流的电路叫作振荡电路（oscillating circuit ）。

振荡电流实际上就是交变电流，不过习惯上指频率很高的交变电流。

图4.1-1甲中，当开关置于线圈一侧时，由电感线圈L 和电容C 组成的电路，就是最简单的振荡电路，称为LC 振荡电路。

在开关掷向线圈一侧的瞬间，也就是电容器刚要放电的瞬间（图4.1-2甲a ）

，电路里没 甲 电路图 乙 电脑显示的电压波形 L C E

S

图4.1-1 观察振荡电路中电压的波形

有电流，电容器两极板上的电荷最多。 电容器开始放电后，由于线圈的自感作用，放电电流不能立刻达到最大值，而是由0逐渐增大，同时电容器极板上的电荷逐渐减少。到放电完毕时（图4.1-2甲b ），放电电流达到最大值，电容器极板上没有电荷。

电容器放电完毕时，由于线圈的自感作用，电流并不会立即减小为0，而要保持原来的方向继续流动，并逐渐减小。由于电流继续流动，电容器充电，电容器两极板带上与原来相反的电荷，并且电荷逐渐增多。充电完毕的瞬间，电流减小为0，电容器极板上的电荷最多（图 4.1-2甲c ）。

此后电容器再放电（图4.1-2甲d ）、再充电（图4.1-2甲e ）。这样不断地充电和放电，电路中就出现了大小、方向都在变化的电流，即出现了振荡电流。

在整个过程中，电路中的电流i （图4.1-2乙）、电容器极板上的电荷量q （图4.1-2丙）、电容器里的电场强度E 、线圈里的磁感应强度B ，都在周期性地变化着。这种现象就是电磁振荡。

电磁振荡中的能量变化

思考与讨论

电磁振荡与机械振动虽然有着本质的不同，但它们还是具有一些共同的特点。在机械振动中，例如在单摆的振动中，位移x 、速度v 、加速度a 这几个物理量周期性地变化。在电磁振荡中，电荷量q 、电流i 、电场强度E 、磁感应强度B 这几个物理量也在周期性地变化。

在机械振动中，动能与势能周期性地相互转化。那么，在电磁振荡中，能量是如何转化的？

从能量的观点来看，电容器刚要放电时，电容器里的电场最强，电路里的能量全部储存在电容器的电场中；电容器开始放电后，电容器里的电场逐渐减弱，线圈的磁场逐渐增强，电场能逐渐转化为磁场能；在放电完毕的瞬间，电场能全部转化为磁场能；之后，线圈的磁场逐渐减弱，电容器里的电场逐渐增强，磁场能逐渐转化为电场能；到反方向充电完毕的瞬a b c d e

甲 电磁振荡过程

a b c d e

q

t

o i

t

o 放电 充电 放电 充电 乙 振荡电路电流的周期性变化 丙 电容器极板上电荷量的周期性变化 图4.1-2 LC 振荡电路及电流、电荷量的变化

间，磁场能全部转化为电场能。所以，在电磁振荡的过程中，电场能和磁场能会发生周期性的转化。

如果没有能量损失，振荡可以永远持续下去，振荡电流的振幅保持不变。但是，任何电路都有电阻，电路中总会有一部分能量会转化为内能。另外，还会有一部分能量以电磁波的形式辐射出去。这样，振荡电路中的能量就会逐渐减少，振荡电流的振幅也就逐渐减小，直到最后停止振荡。

如果能够适时地把能量补充到振荡电路中，以补偿能量损耗，就可以得到振幅不变的等幅振荡（图4.1-3）。实际电路中由电源通过电子器件为LC 电路补充能量。

电磁振荡的周期和频率

电磁振荡完成一次周期性变化需要的时间叫作周期。周期的倒数叫作频率，数值等于单位时间内完成的周期性变化的次数。

思考与讨论

电容较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些？线圈的自感系数较大时，电容器充电、放电的时间会长些还是短些？根据讨论结果，定性分析LC 电路的周期（频率）与电容 C 、电感 L 的关系。

理论分析表明，LC 电路的周期 T 与电感 L 、电容

C 的关系是

T ＝ 2π LC

由于周期跟频率互为倒数，即 f ＝ 1T

，所以 f ＝ 1

2πLC 式中的周期 T 、频率 f 、电感 L 、电容 C 的单位分别是秒 （s ）、赫兹 （Hz ）、亨利 （H ）、法拉 （F ）。

由以上两式可知，适当地选择电容器和电感线圈，就可以使振荡电路的周期和频率符合我们的需要。也可以用可调电容器或可调电感的线圈组成电路，改变电容器的电容或线圈的电感，振荡电路的周期和频率就会随着改变。

【例题】

在 LC 振荡电路中，线圈 L 的自感系数为 30 μH ，可调电容器 C 的可调范围为1.2 ~ 270 pF 。求振荡电路的频率范围。

解 根据 LC 振荡电路的频率公式

f 1 ＝ 12πLC ＝12π30 × 10-6 × 1.2 × 10

-12 Hz ＝ 2.65×107 Hz 图4.1-3 等幅振荡

f 2 ＝ 12πLC ＝12π30 × 10-6 × 270 × 10

-12 Hz ＝ 1.77×106 Hz 此振荡电路的频率范围是 1.77×106 ~ 2.65×107 Hz 。

如果没有能量损失，也不受其他外界条件影响，这时的周期和频率叫作振荡电路的固有周期和固有频率，简称振荡电路的周期和频率。

现代的实际电路中使用的振荡器多数是晶体振荡器（图4.1-4），其工作原理与LC 振荡电路的原理基本相同。

练习与应用

1．一个LC 电路产生电磁振荡。以横坐标轴表示时间，纵坐标轴既表示电流又表示电压，试在同一坐标系内，从某一次放电开始，画出该电路中电流和电容器两极板间电压随时间变化的i -t 图像和u -t 图像。

2．在上题图像中的一周期内，哪段时间电场能在增大？电场能最大时电流和电压的大小有什么特点？哪段时间磁场能在增大，磁场能最大时电流和电压的大小有什么特点？

3．某收音机中的LC 电路，由固定线圈和可调电容器组成，能够产生535 kHz 到1 605 kHz 的电磁振荡。可调电容器的最大电容和最小电容之比是多少？固定线圈的自感系数是多少？

4．为了测量储罐中不导电液体的高度，将与储罐外壳绝缘的两块平行金属板构成的电容C 置于储罐中，电容C 可通过开关S 与电感L 或电源相连，如图4.1-5所示。当开关从a 拨到b 时，由电感L 与电容C 构成的回路中产生振荡电流。现知道平行板电容器极板面积一定、两极板间距离一定的条件下，平行板电容器的电容与两极板间是否有电介质存在着确定的关系，当两极板间充入电介质时，电容增大。问：当储罐内的液面高度降低时，所测得的LC 回路振荡电流的频率如何变化？

图4.1-4 石英电子钟里的晶体振荡器 晶体振荡器

b C L S a 图4.1-5

选修1-1第四章电磁波及其应用单元测试(文科)

华侨高级中学高二物理单元测试 测试内容：第四章电磁波及其应用 一、选择题 1、电磁场理论是谁提出的（） A、法拉第 B、赫兹 C、麦克斯韦 D、安培 2、电磁场理论预言了什么（） A、预言了变化的磁场能够在周围空间产生电场 B、预言了变化的电场能够在周围产生磁场 C、预言了电磁波的存在，电磁波在真空中的速度为光速 D、预言了电能够产生磁，磁能够产生电 3、关于电磁场的理论，下面说法中正确的是（） A、变化的电场周围产生的磁场一定是变化的 B、变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的 C、均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的 D、振荡电场周围产生的磁场也是振荡的 4、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（） A、恒定的电场周围产生恒定的磁场，恒定的磁场周围产生恒定的电场 B、变化的电场周围产生磁场 C、均匀变化的磁场周围产生均匀变化的电场 D、均匀变化的电场周围产生稳定的磁场 5、电磁波能够发生一下现象（） A、发射 B、折射 C、干涉 D、衍射 6、关于电磁波，下列说法中正确的是（） A、电磁波既能在媒质中传播，又能在真空中传播 B、只要有变化的电场，就一定有电磁波存在 C、电磁波在真空中传播时，频率和波长的乘积是一个恒量 D、振荡电路发射电磁波的过程也是向外辐射能量的过程 7、比较电磁波和机械波，下列说法正确的是( ) A、电磁波可以在真空中传播，机械波的传播要依赖于介质 B、电磁波和声波都是纵波 C、电磁波是横波 D、电磁波在有的介质中是横波，在有的介质中是纵波 8关于电磁波的传播，下列叙述正确的是（） A．电磁波频率越高，越易沿地面传播B．电磁波频率越高，越易直线传播

电磁波的应用四例

电磁波的应用四例 江苏周国霞 电磁波在现代通讯、国防、科技中应用十分广泛。主要有：雷达、通讯卫星、无线电发射与接收、数字通信、光纤通信等。 例1 一台额定功率为0.08W的收音机，在接收频率逐渐减小的过程中，所对应电磁波的波长将逐渐________（选填“增大”、“减小”或“不变”）；该电磁波在空间传播的速度约为________m/s；在正常工作情况下，若持续收听1h，将消耗________J的电能。 解析电磁波的波长、频率、波速三者之间的关系是c=λf，其中“λ”表示波长，单位是“m”；“f”表示频率，单位是“Hz”；“c”表示波速，单位是“m/s”。从上述公式可知，在波速“c”保持不变时，当接收频率逐渐减小时，与其对应的电磁波的波长将逐渐增大。电磁波在空间传播的速度约为3×108m/s。若持续收听1h，收音机将消耗W=Pt=0.08W×3600s=288J的电能。 答案增大3×108 288 例2 以下关于电磁波的说法不正确的是（） A．无线通信是用电磁波进行传播 B．医院B超发出的超声波是电磁波 C．遥控器发出的红外线是电磁波 D．透视使用的X射线是电磁波 解析从教材P55中的电磁波“家族”示意图可知，电磁波包括了：无线电波、微波、光（包括红外线、可见光和紫外线）、X射线和γ射线等。超声波是声波大家族中的一员，超声波不是电磁波，而是频率超过了人的耳朵的识别范围的机械波，因此正确选项为B。 答案B。 例3 关于广播、电视、移动电话的信息发射、传递、接收过程，下列说法不正确的是（） A．它们都是靠电磁波传递信息的 B．它们发射接收过程有类似之处 C．在发射时，都是把电信号加载到频率很高的电磁波上 D．移动电话和收音机、电视机一样，只有接收功能，没有发射功能 解析广播、电视、移动电话都是靠电磁波传递信息的，在发射时，都是把电信号加载

第4章-电磁波的传播

第四章 电磁波的传播 1.考虑两列振幅、偏振方向相同、频率分别为ωωd +和ωωd -的线偏振平面波，沿z 轴方向传播。 (a)求合成波，证明波振幅非常数，而是一个波；(b)求合成波的相位传播速度和振幅传播速度。 解：设两列波的电场表达式分别为：)cos()(),(1101t z k t ω-=x E x E ；)cos()(),(2202t z k t ω-=x E x E 则，合成波为12 12 12 12 120(,)(,)2()cos( )cos( )2 2 2 2 k k k k t t z t z t ωωωω++--=+=- - E E x E x E x 其中dk k k +=1，dk k k -=2；ωωωd +=1，ωωωd -=2 所以002()cos()cos(d d )2()exp[()]cos(d d )kz t k z t i kz t k z t ωωωω=-?-?=-?-?E E x E x 相速由t kz ωφ-=确定：d d p z v t k ω = = ；群速由t d z dk ?-?=ωφ'确定，d d d d g z v t k ω= = 2.平面电磁波以=θ45°从真空入射到2=r ε的介质，电场垂直于入射面，求反射系数和折射系数。 解：根据折射定律 222111 sin sin " n μεθθμε= =,可得：30 θ''=o 据菲涅耳公式得:2 1212cos cos "23cos cos "23 R εθεθεθεθ? ?--== ? ?+ +? ? ,23123 T R =-=+ 3.可见平面光波由水入射到空气，入射角为60°，证明这时将会发生全反射，并求折射波沿表面传 播的相速度和透入空气的深度。该波在空气中的波长为501028.6-?=λcm ，水的折射率为n =1.33。 解：由折射定律得，临界角1arcsin 48.75601.33c θθ?? ==?<=? ??? ，所以，将会发生全反射。 由于sin 90sin x k k θ''=o ，所以折射波相速度3sin sin sin 2 p x v c v c k k n ωωθ θ θ ''== = = = ''水 透入空气的深度为15 1 2 2 21 1.710 2sin n λκπ θ--= ≈?-cm 4.频率为ω的电磁波在各向异性介质中传播时，若H B D E ,,,仍按)(t i e ω-?x k 变化，但D 不再与E 平行。 (a)证明0=?=?=?=?E B D B D k B k ，但一般0≠?E k ; (b)证明2 2 [()] k ωμ -?= E k E k D ; (c)证明能流S 与波矢k 一般不在同一方向上。 证明：(a)由0??=B ，得：0) (0)(0=?=?=??=??-?-?B k B k B B x k x k i e i e t i t i ωω，0=?∴B k ，可知：B k ⊥ 由()()000i t i t e i e i ωω?-?-????=?=?=k x k x D =D k D k B 得：0=?D k ，可知：⊥k D 由D H k H H x k ωωi i e t i -=?=??=??-?0)(][，得() 0ωμ ???=-=B k B B D ，可知：B D ⊥ 由B E k E E x k ωωi i e t i -=?=??=??-?0)(][，得()0ω ???= =k E E B E ，可知：B E ⊥ 易知D E k ,,共直于B 的面，又D k ⊥，所以，当且仅当D E //时，k E ⊥。所以，一般0≠?E k 。 (b)2 2 2 () ()k ωμωμ ??-?=- = k k E E k E k D (c)由于ωμ ?= k E H ，2 () ()E ωμωμ ??-?=?= = E k E k k E E S E H 由于一般情况下0≠?E k ，所以能流S 与波矢k 一般不在同一方向上。 5.有两个频率和振幅都相等的单色平面波沿z 轴传播，一个波沿x 方向偏振，另一个沿 y 方向偏振，

第4章电磁波及其应用之令狐文艳创作

第四章电磁波及其应用 令狐文艳 第一节电磁波的发现 典型例题 【例1】麦克斯韦电磁场理论的主要内容是什么？ 【解析】变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围产生磁场． 均匀变化的磁场，产生稳定的电场，均匀变化的电场，产生稳定的磁场．这里的“均匀变化”指在相等时间内磁感应强度（或电场强度）的变化量相等，或者说磁感应强度（或电场强度）对时间变化率一定． 不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电场产生变化的磁场 【例2】根据麦克斯韦的电磁场理论,下列说法中错误的是． A、变化的电场可产生磁场 B、均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场 C、振荡电场能够产生振荡磁场 D、振荡磁场能够产生振荡电场 【解析】麦克斯韦电磁场理论的含义是变化的电场可产生磁场，而变化的磁场能产生电场；产生的场的形式由原来的场的变化率决定，可由原来场随时间变化的图线的切线斜率判断，确定．

可见，均匀变化的电场的变化率恒定，产生不变的磁场，B 说法错误；其余正确． 【例3】能否用实验说明电磁波的存在？ 【解析】赫兹实验能够说明电磁波的存在。依照麦克斯韦理论，电扰动能辐射电磁波。赫兹根据电容器经由电火花隙会产生振荡原理，设计了一套电磁波发生器。赫兹将一感应线圈的两端接于产生器二铜棒上。当感应线圈的电流突然中断时，其感应高电压使电火花隙之间产生火花。瞬间后，电荷便经由电火花隙在锌板间振荡，频率高达数百万周。由麦克斯韦理论，此火花应产生电磁波，于是赫兹设计了一简单的检波器来探测此电磁波。他将一小段导线弯成圆形，线的两端点间留有小电火花隙。因电磁波应在此小线圈上产生感应电压，而使电火花隙产生火花。所以他坐在一暗室内，检波器距振荡器10米远，结果他发现检波器的电火花隙间确有小火花产生。 基础练习 一、选择题（选6题，填3题，计3题） 1、电磁场理论是谁提出的（） A、法拉第 B、赫兹 C、麦克斯韦 D、安培 2、电磁场理论是哪国的科学家提出的（） A、法国 B、英国 C、美国 D、中国 3、电磁场理论预言了什么（）

2018年中考物理 电磁波及其应用复习专项训练

电磁波及其应用 1. WiFi无线上网是当今使用最广的一种无线网络传输技术，实际上就是把有线网络信号转换成无线信号，供支持其技术的相关电脑、手机接收。WiFi无线上网利用了( ) A．红外线B．紫外线 C．电磁波 D．超声波 2. γ射线、X射线、可见光、微波都是电磁波，以下将它们按波长由大到小排序，正确的是( ) A．γ射线→X射线→可见光→微波 B．微波→可见光→X射线→γ射线 C．X射线→可见光→微波→γ射线 D．γ射线→X射线→微波→可见光 3．建设“互联网＋大数据”的智慧型城市，是未来发展的重要战略。让数据信息在互联网上“飞起来”的载体是( ) A．高速铁路 B．高压电线 C．电磁波 D．超声波 4．下列事例利用电磁波传递信息的是( ) A．蝙蝠的“回声”定位 B．大象的“声音”交流 C．“B超”检查人体 D．手机用“WiFi”上网 5．以下设备中，主要利用电磁波的能量特性进行工作的是( ) A．微波炉 B．手机 C．雷达 D．电吹风 6. 科技是把双刃剑，电磁波为我们交流信息提供了方便，但也对周围环境造成了一定的电磁辐射，现在，电磁污染越来越引起人们的广泛关注，以下活动中，几乎不会对人产生电磁辐射的是( ) A．使用手电筒 B．玩电脑游戏 C．接听手机 D．紧靠着正在工作的微波炉 7.关于电磁波的描述，不正确的是( ) A．电磁波的频率由波源振动的振幅决定 B．电磁波可以用图像来描述 C．电磁波的传播不需要介质 D．电磁波的频率要比我们周围声音的频率大得多 8．关于电磁波，下列说法正确的是( ) A．电磁波只能传递信息不能传递能量 B．光纤通信没有应用电磁波 C．电磁波能在真空中传播 D．声波和可见光都属于电磁波 9. 我国独立自主建立的北斗卫星定位系统，可提供全天候的及时定位服务。该系统利用电磁波传递信息。下列关于电磁波说法正确的是( ) A．所有电磁波的波长相等 B．电磁波不能在玻璃中传播 C．在真空中，无线电波的传播速度小于光的传播速度 D．作为载体，电磁波频率越高，相同时间可以传输的信息越多 10. 关于电磁波的知识，以下说法正确的是( ) A．微波炉利用电磁波加热食物 B．石块落入水中可以产生电磁波 C．有线电话通过电磁波传递信息 D．电磁波在真空中传播速度为3×105 m/s 11. 下列不属于利用电磁波能量特性的是( ) A．用超声波粉碎人体结石 B．用γ射线切割肿瘤

电磁场与电磁波课后习题及答案--第四章习题解答

习题解答 如题图所示为一长方形截面的导体槽，槽可视为无限长，其上有一块与槽相绝缘的盖板，槽的 电位为零，上边盖板的电位为 U ，求槽内的电位函数。 解 根据题意，电位(,)x y ?满足的边界条件为 ① (0,)(,)0y a y ??== ② (,0)0x ?= ③ 0(,)x b U ?= 根据条件①和②，电位(,)x y ?的通解应取为 1 (,)sinh( )sin()n n n y n x x y A a a ππ?∞ ==∑ 由条件③，有 01 sinh( )sin()n n n b n x U A a a ππ∞ ==∑ 两边同乘以 sin( ) n x a π，并从0到a 对x 积分，得到 00 2sin()d sinh()a n U n x A x a n b a a ππ== ? 02(1cos )sinh()U n n n b a πππ-=04,1,3,5,sinh()02,4,6,U n n n b a n ππ? =? ? ? = ?， 故得到槽内的电位分布 1,3,5, 41(,)sinh()sin() sinh()n U n y n x x y n n b a a a ππ?π π== ∑ 两平行无限大导体平面，距离为b ，其间有一极薄的导体片由d y =到b y =)(∞<<-∞x 。上板和薄片保持电位 U ，下板保持零电位，求板间电位的解。设在薄片平面上，从0=y 到 d y =，电位线性变化，0(0,)y U y d ?=。 ~ a > 题图

解 应用叠加原理，设板间的电位为 (,)x y ?=12(,)(,)x y x y ??+ 其中， 1(,)x y ?为不存在薄片的平行无限大导体平面间（电压为 U ）的电位，即 10(,)x y U y b ?=；2(,)x y ?是两个电位为零 的平行导体板间有导体薄片时的电位，其边界条件为： ① 22(,0)(,)0x x b ??== ② 2(,)0() x y x ?=→∞ ③ 002100(0)(0,)(0,)(0,)() U U y y d b y y y U U y y d y b d b ????-≤≤??=-=? ?-≤≤?? # 根据条件①和②，可设2 (,)x y ?的通解为 21(,)sin()e n x b n n n y x y A b π π?∞ -==∑ 由条件③有 00100(0)sin()() n n U U y y d n y b A U U b y y d y b d b π∞ =? -≤≤??=??-≤≤??∑ 两边同乘以 sin( ) n y b π，并从0到b 对y 积分，得到 0002211(1)sin()d ()sin()d d b n d U U y n y n y A y y y b b b b d b b ππ=-+-=??022sin() ()U b n d n d b ππ 故得到 (,)x y ?=0022 121sin()sin()e n x b n U bU n d n y y b d n b b π πππ∞-=+∑ 求在上题的解中，除开0U y 一项外，其他所有项对电场总储能的贡献。并按 2 02U W C e f =定出边缘电容。 解 在导体板（0=y ）上，相应于 2(,)x y ?的电荷面密度 题 图

第4章平面电磁波传播第1讲

第四章平面电磁波传播 第一讲 赛北412-1 郎婷婷 langtingting@https://www.wendangku.net/doc/e52233549.html,

主要内容 4.1 绝缘介质中的单色平面波 *4.2 导电介质中的单色平面波 4.3 电磁波在两种绝缘介质分界面 上的反射和折射 4.4 全反射消逝波和导引波 *4.5 电磁波在导电介质表面上的反射和折射

4.1 绝缘介质中的单色平面波 2 2 2 22 200 E k E H k H ?+=?+= (,)()(,)()i t i t E r t E r e H r t H r e ωω??== 亥姆霍兹方程 () 0(,)i k r t E r t E e ω??= E H z 波传播方向 均匀平面波 波阵面 x y o 无源空间中的单色电磁波 波矢量的大小为相位常数k ， 方向为即波的传播方向 k n 均匀平面单色波：

4.1.1 单色平面波的特点 ?（1）横波性 k E ?= 0 E ik E E ???=?? ???=?? 电场强度E 垂直于波矢量k 1()H r E i μω =?× 1(,)(,) H r t k E r t μω =× 磁场强度H 垂直于电场强度 E 和波矢量k E ,H ,k 三者互相垂直，构成右手螺旋关系，单色平面电磁波是横波。

4.1.1 单色平面波的特点 ?（2）本征波阻抗、E 和H 的振幅关系 00 ()E Z k H μωμωμ ε ωμε ==== Ω Z 是介质的本征波阻抗。在真空中 00 120377Z Z μπε===≈Ω 结论：在各向同性绝缘介质中Z 为实数，均匀平面波的电场强度与磁场强度相互垂直，且同相位。

2020版高中物理第四章电磁波及其应用第1讲电磁波的发现学案新人教版选修1-1

第1讲电磁波的发现 [目标定位] 1.理解麦克斯韦电磁场理论的两个支柱：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场.了解变化的电场和磁场相互联系形成统一的电磁场.2.了解电磁场在空间传播形成电磁波.3.了解麦克斯韦电磁场理论以及赫兹实验在物理学发展中的贡献.体会两位科学家研究物理问题的方法. 一、伟大的预言 1.变化的磁场产生电场 (1)在变化的磁场中放一个闭合的电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路里会产生感应电流.这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场. (2)即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样要在空间产生电场. 2.变化的电场产生磁场 变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场. 3.麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一. 想一想麦克斯韦从什么现象认识到变化的磁场能产生电场？关于“变化的电场能够产生磁场”的观点，他是在什么情况下提出的？ 答案麦克斯韦从法拉第电磁感应现象认识到变化的磁场能够产生电场.麦克斯韦确信自然界规律的统一与和谐，相信电场与磁场有对称之美.他认为：既然变化的磁场能够在空间产生电场，那么变化的电场也能够在空间产生磁场. 二、电磁波 1.电磁波的产生：如果在空间某区域有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场就在空间引起变化的磁场；这个变化的磁场又会引起新的变化电场……于是，变化的电场和磁场交替产生，由近及远地传播.电磁场这样由近及远地传播，就形成电磁波. 2.特点 (1)电磁波可以在真空中传播. (2)电磁波的传播速度等于光速. (3)光在本质上是一种电磁波.

(4)光是以波动形式传播的一种电磁振动. 想一想空间存在如图4－1－1所示的电场，那么在空间能不能产生磁场？在空间能不能形成电磁波？ 图4－1－1 答案如图所示的电场是均匀变化的，根据麦克斯韦电磁场理论可知会在空间激发出磁场，但磁场恒定，不会再在较远处激发起电场，故不会产生电磁波. 三、赫兹的电火花 1.赫兹首先捕捉到电磁波，在以后的一系列实验中，证明了电磁波与光具有相同的性质.他还测得，电磁波在真空中具有与光相同的传播速度c. 2.赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论. 3.赫兹被誉为无线电通信的先驱.后人为了纪念他，把频率的单位定为赫兹. 想一想是赫兹预言了电磁波的存在，并用实验证实其存在的吗？ 答案不是.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在. 一、对麦克斯韦电磁场理论的理解 1.变化的磁场产生电场 如图4－1－2所示，麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场，是一种普遍存在的现象，跟闭合电路(导体环)是否存在无关.导体环的作用只是用来显示电流的存在. 图4－1－2 注意在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的；而静电场中的电场线是不闭合的. 2.变化的电场产生磁场 根据麦克斯韦理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中的电流要产生磁场，而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场.(如图4－1－3所示).

电磁场和电磁波及其应用

全国中小学“教学中的互联网搜索”优秀教学案例评选 教案设计 电磁场和电磁波及其应用 学校：江苏省泰兴市第四高级中学 姓名：曹新红

一、教案背景 1.面向学生：□中学 2.学科：物理 3. 课时：1 4. 学生课前准备：（1）通过阅读课本、网络搜索了解电磁场和电磁波的基本知识； （2）进行市场调查：①调查本地移动通信的发展情况；②列举家用电器和生活用品中与电磁波相关的实例； （3）通过查找资料、网络搜索查找麦克斯韦、赫兹的相关内容。 二、教学课题 对本节的要求是比较低的“了解”层次。做好赫兹实验使学生了解电磁波的发射，不同波长的电磁波的传播特点是很有用的常识，应该了解。电磁波的接收重在其物理过程，学生可做常识性了解。 教育方面： (1)通过观察实验，体验赫兹成功的喜悦。 (2)体会“心动不如行动”。 (3)通过马可尼.波波夫的成功,感悟科学是人类创造发明的基础,体会科学只有融入技术中才能 真正造福人类。 三、教材分析 1.在学习本节之前，学生已经学过机械振动机械波、电磁振荡等知识，通过本节的学习让学生知道知道不管机械波还是电磁波，都具有波动性，在教学中既要注意它们的共性，又要指出它们的区别，如机械波的传播需要介质，而电磁波的传播不需要介质等。 2.学生要通过学习本节内容，体会科学的猜想与假设以及运用数学进行推理论证对物理学发展的物理意义。 教学之前用百度在网上搜索《电磁波》的相关教学材料，找了很多教案作参考，了解到教学的重点和难点，确定课堂教学形式和方法。然后根据课堂教学需要，利用百度搜索在土豆网找到相关视频供学习参考。用百度搜索在土豆网搜索电磁波的实验，让同学们对电磁波的形成有切身体验。 四、教学方法 采用教师传授学生自主学习与同学讨论交流相结合的教学方法,以学生自主学习为主，充分发挥学生的主体作用，让学生参与自主互动式课堂教学流程，注重过程与方法，做好模仿赫兹实验的实验，大部分内容可让学生自主学习，体验有效学习。 五、教学过程 教学过程： 一、设疑激趣，导入新课。 1. 找一段赫兹实验的视频，课堂放给学生看。 【土豆视频】电磁波https://www.wendangku.net/doc/e52233549.html,/programs/view/yXYzvKG1a4s/ 2. 你觉得这现象有什么特别？你想知道些什么？ 3. 设疑：你看到过电磁波吗？在什么地方看到了？电磁波实质是什么？ 二、检查预习 提问：麦克斯韦电磁场理论的两点假设是什么？ 三、新课教学 1. 电磁波的产生 模仿：赫兹实验，请学生观察

第四章电磁波的传播

第四章 电磁波的传播 §4.1 平面电磁波 1、电磁场的波动方程 （1）真空中 在0=ρ，0=J 的自由空间中，电磁强度E 和磁场强度H 满足波动方程 012222=??-?t E c E （4.1.1） 012 222=??-?t H c H （4.1.2） 式中 80 010997925.21 ?== μεc 米/秒 （4.1.3） 是光在真空中的速度。 （2）介质中 当电磁波在介质内传播时，介质的介电常数ε和磁导率μ一般地都随电磁波 的频率变化，这种现象叫色散。这时没有E 和H 的一般波动方程，仅在单色波 （频率为ω）的情况下才有 012222=??-?t E v E （4.1.4） 012 222=??-?t H v H （4.1.5） 式中

()()() ωμωεω1 = v （4.1.6） 是频率ω的函数。 2、亥姆霍兹方程 在各向同性的均匀介质内，假设0=ρ，0=J ，则对于单色波有 ()()t i e r E t r E ω-= , （4.1.7） ()()t i e r H t r H ω-= , （4.1.8） 这时麦克斯韦方程组可化为 () εμω ==+?k E k E , 02 2 （4.1.9） 0=??E （4.1.10） E i H ??-=μω （4.1.11） （4.1.9）式称为亥姆霍兹方程。由于导出该方程时用到了0=??E 的条件，因此，亥姆霍兹方程的解只有满足0=??E 时，才是麦克斯韦方程的解。 3、单色平面波 亥姆霍兹方程的最简单解是单色平面波 ()()t r k i e E t r E ω-?= 0, （4.1.12） ()()t r k i e H t r H ω-?= 0, （4.1.13） 式中k 为波矢量，其值为 λ π εμω2= =k （4.1.14） 平面波在介质中的相速度为 εμ ω 1 = = k v P （4.1.15） 式中ε和μ一般是频率ω的函数。

电磁波及其应用

第四章电磁波及其应用 第一节电磁波的发现 典型例题 【例1】麦克斯韦电磁场理论的主要内容是什么？ 【解析】变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围产生磁场．均匀变化的磁场，产生稳定的电场，均匀变化的电场，产生稳定的磁场．这里的“均匀变化”指在相等时间内磁感应强度（或电场强度）的变化量相等，或者说磁感应强度（或电场强度）对时间变化率一定． 不均匀变化的磁场产生变化的电场，不均匀变化的电场产生变化的磁场 【例2】根据麦克斯韦的电磁场理论,下列说法中错误的是． A、变化的电场可产生磁场 B、均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场 C、振荡电场能够产生振荡磁场 D、振荡磁场能够产生振荡电场 【解析】麦克斯韦电磁场理论的含义是变化的电场可产生磁场，而变化的磁场能产生电场；产生的场的形式由原来的场的变化率决定，可由原来场随时间变化的图线的切线斜率判断，确定． 可见，均匀变化的电场的变化率恒定，产生不变的磁场，B说法错误；其余正确． 【例3】能否用实验说明电磁波的存在？ 【解析】赫兹实验能够说明电磁波的存在。依照麦克斯韦理论，电扰动能辐射电磁波。赫兹根据电容器经由电火花隙会产生振荡原理，设计了一套电磁波发生器。赫兹将一感应线圈的两端接于产生器二铜棒上。当感应线圈的电流突然中断时，其感应高电压使电火花隙之间产生火花。瞬间后，电荷便经由电火花隙在锌板间振荡，频率高达数百万周。由麦克斯韦理论，此火花应产生电磁波，于是赫兹设计了一简单的检波器来探测此电磁波。他将一小段导线弯成圆形，线的两端点间留有小电火花隙。因电磁波应在此小线圈上产生感应电压，而使电火花隙产生火花。所以他坐在一暗室内，检波器距振荡器10米远，结果他发现检波器的电火花隙间确有小火花产生。 基础练习 一、选择题（选6题，填3题，计3题） 1、电磁场理论是谁提出的（） A、法拉第 B、赫兹 C、麦克斯韦 D、安培 2、电磁场理论是哪国的科学家提出的（） A、法国 B、英国 C、美国 D、中国 3、电磁场理论预言了什么（） A、预言了变化的磁场能够在周围空间产生电场 B、预言了变化的电场能够在周围产生磁场 C、预言了电磁波的存在，电磁波在真空中的速度为光速 D、预言了电能够产生磁，磁能够产生电 4、关于电磁场的理论，下面说法中正确的是（） A、变化的电场周围产生的磁场一定是变化的 B、变化的电场周围产生的磁场不一定是变化的 C、均匀变化的磁场周围产生的电场也是均匀变化的 D、振荡电场周围产生的磁场也是振荡的 5、按照麦克斯韦的电磁场理论，以下说法中正确的是（）

电动力学复习总结第四章 电磁波的传播2012答案

第四章 电磁波的传播 一、 填空题 1、 色散现象是指介质的( )是频率的函数. 答案：,εμ 2、 平面电磁波能流密度s 和能量密度w 的关系为( )。答案：S wv = 3、 平面电磁波在导体中传播时,其振幅为( )。答案：0x E e α-? 4、 电磁波只所以能够在空间传播,依靠的是( )。 答案：变化的电场和磁场相互激发 5、 满足条件( )导体可看作良导体，此时其内部体电荷密度等于( ) 答案： 1>>ωε σ , 0, 6、 波导管尺寸为0.7cm ×0.4cm ，频率为30×109HZ 的微波在该波导中能以 ( )波模传播。答案： 10TE 波 7、 线性介质中平面电磁波的电磁场的能量密度（用电场E 表示）为 ( )，它对时间的平均值为( )。答案：2E ε, 202 1E ε 8、 平面电磁波的磁场与电场振幅关系为( )。它们的相位( )。 答案：E vB =,相等 9、 在研究导体中的电磁波传播时，引入复介电常数='ε( )，其中虚部 是( )的贡献。导体中平面电磁波的解析表达式为( )。 答案： ω σεεi +='，传导电流，)(0),(t x i x e e E t x E ωβα-??-= , 10、 矩形波导中，能够传播的电磁波的截止频率= n m c ,,ω( )，当电磁 波的频率ω满足( )时，该波不能在其中传播。若b ＞a ，则最低截止频率为( )，该波的模式为( )。 答案： 22,,)()(b n a m n m c += μεπω，ω＜n m c ,,ω，με πb ，01TE

11、 全反射现象发生时,折射波沿( )方向传播.答案：平行于界面 12、 自然光从介质1(11με，)入射至介质2(22με，),当入射角等于( ) 时,反射波是完全偏振波.答案：2 01 n i arctg n = 13、 迅变电磁场中导体中的体电荷密度的变化规律是( ). 答案：0t e σε ρρ-= 二、 选择题 1、 电磁波波动方程22222222110,0E B E B c t c t ???-=?-=?? ,只有在下列那种情况下 成立（ ） A ．均匀介质 B.真空中 C.导体内 D. 等离子体中 答案： A 2、 电磁波在金属中的穿透深度（ ） A ．电磁波频率越高,穿透深度越深 B.导体导电性能越好, 穿透深度越深 C. 电磁波频率越高,穿透深度越浅 D. 穿透深度与频率无关 答案： C 3、 能够在理想波导中传播的电磁波具有下列特征（ ） A ．有一个由波导尺寸决定的最低频率,且频率具有不连续性 B. 频率是连续的 C. 最终会衰减为零 D. 低于截至频率的波才能通过. 答案：A 4、 绝缘介质中，平面电磁波电场与磁场的位相差为（ ） A ．4π B.π C.0 D. 2π 答案：C 5、 下列那种波不能在矩形波导中存在（ ） A ． 10TE B. 11TM C. mn TEM D. 01TE 答案：C 6、 平面电磁波E 、B 、k 三个矢量的方向关系是（ ） A ． B E ?沿矢量k 方向 B. E B ?沿矢量k 方向 C.B E ?的方向垂直于k D. k E ?的方向沿矢量B 的方向 答案：A 7、 矩形波导管尺寸为b a ? ,若b a >,则最低截止频率为（ ）

电磁场与电磁波课后习题及答案--第四章习题解答

习题解答 4.1 如题4.1图所示为一长方形截面的导体槽，槽可视为无限长，其上有一块与槽相绝缘的盖板，槽的电位为零，上边盖板的电位为 U ，求槽内的电位函数。 解 根据题意，电位(,)x y ?满足的边界条件为 ① (0,)(,)0y a y ??== ② (,0)0x ?= ③ 0(,)x b U ?= 根据条件①和②，电位(,)x y ?的通解应取为 1 (,)sinh( )sin()n n n y n x x y A a a ππ?∞ ==∑ 由条件③，有 01 sinh( )sin()n n n b n x U A a a ππ∞ ==∑ 两边同乘以 sin( ) n x a π，并从0到a 对x 积分，得到 00 2sin()d sinh()a n U n x A x a n b a a ππ== ? 02(1cos )sinh()U n n n b a πππ-=04,1,3,5,sinh()02,4,6,U n n n b a n ππ? =? ? ? =?L L ， 故得到槽内的电位分布 1,3,5,41(,)sinh()sin() sinh()n U n y n x x y n n b a a a ππ?π π== ∑ L 4.2 两平行无限大导体平面，距离为b ，其间有一极薄的导体片由d y =到b y =)(∞<<-∞x 。上板和薄片保持电位 U ，下板保持零电位，求板间电位的解。设在薄片平面上，从0=y 到 d y =，电位线性变化，0(0,)y U y d ?=。 a 题4.1图

解 应用叠加原理，设板间的电位为 (,)x y ?=12(,)(,)x y x y ??+ 其中， 1(,)x y ?为不存在薄片的平行无限大导体平面间（电压为 U ）的电位，即 10(,)x y U y b ?=；2(,)x y ?是两个电位为零 的平行导体板间有导体薄片时的电位，其边界条件为： ① 22(,0)(,)0x x b ??== ② 2(,)0() x y x ?=→∞ ③ 002100(0)(0,)(0,)(0,)() U U y y d b y y y U U y y d y b d b ????-≤≤??=-=? ?-≤≤?? 根据条件①和②，可设2(,)x y ?的通解为 21(,)sin()e n x b n n n y x y A b π π?∞ -==∑ 由条件③有 00100(0)sin()() n n U U y y d n y b A U U b y y d y b d b π∞ =? -≤≤??=??-≤≤??∑ 两边同乘以 sin( ) n y b π，并从0到b 对y 积分，得到 0002211(1)sin()d ()sin()d d b n d U U y n y n y A y y y b b b b d b b ππ=-+-=??022sin() ()U b n d n d b ππ 故得到 (,)x y ?=0022 121sin()sin()e n x b n U bU n d n y y b d n b b π πππ∞-=+∑ 4.3 求在上题的解中，除开0U y 一项外，其他所有项对电场总储能的贡献。并按 20 2U W C e f = 定出边缘电容。 解 在导体板（0=y ）上，相应于 2(,)x y ?的电荷面密度 题 4.2图

高二物理第四章电磁波及其应用知识点总结

高二物理第四章电磁波及其应用知识点总结 1、变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场 2、变化的电场和磁场交替产生，由近及远的传播。麦克斯韦方程组深刻指出，这种电场和磁场的传播是一种波动过程。由此，一个伟大的预言诞生了：空间可能存在电磁波! 3、与机械波不同，电磁波可以在真空中传播，这是因为电磁波的传播靠的是电场和磁场的相互激发，而电场和磁场本身就是一种形式的物质。 4、那么，电磁波以多大的速度传播?麦克斯韦推算出一个出人意料的答案:电磁波的速度等于光速!他还由此提出了光的电磁理论:光是以波动形式传播的一种电磁振动。 5、赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论。 6、波速=波长频率 7、电磁波的频率范围很广。无线电波、光波、x射线射线都是电磁波。其中，可以看见的光波可见光，只是电磁波中的一小部分。按电磁波的波长或频率大小的顺序把他们排列成谱，叫做电磁波谱。 8、无线电波:波长大于一频率小于三 9、无线电波：波长大于1mm(频率小于300000MHz)的电磁波是无线电波。(广播，微波炉，电视，射电望远镜)

红外线：所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强。 紫外线：人眼看不到比紫外线波长更短的电磁波。可以灭菌，发出荧光，可防伪。 X射线：x射线对生命物质有较强的作用，x射线能够穿透物质，可以用来检查人体内部器官，在工业上，利用x射线检查金属内部有无缺陷。 y射线：波长最短的电磁辐射是y射线，它具有很高的能量。y射线能破坏生命物质。可以治疗某些癌症，也可以用于探测金属部内部的缺陷。 10、电磁波具有能量，电磁波是一种物质。 11、波长在黄绿光附近，辐射的能量最强。我们的眼睛正好能感受这个区域的电磁辐射。 12、把信息加到载波上，就是使载波随信号而变化，这种技术叫做调制。 13、一种常见的调制方式是使高频载波的振幅随信号改变，这种调制叫做调幅。 14、另一种调制方式是使高频载波的频率随信号改变，这种调制方式叫做调频。 15、我们转动收音机的旋钮选择电台，实际上是在选择我们需要的电波，这在技术上叫做调谐。

7 电磁波及其应用

7 电磁波及其应用 一周强化 一、一周内容概述 1、知道电磁波的形成原理． 2、理解电磁波波长、波速、频率之间的关系． 3、理解电磁波谱上的各种电磁波的频率关系及其应用． 4、了解无线电波的发射与接收 二、重点知识归纳 （一）电磁波的发现 1、电磁波：变化的电场与变化的磁场是相互联系着的一个不可分离的统一体，即电磁场。而变化的电场和变化的磁场总是交替产生的，并且由产生的区域向周围空间传播，这就是电磁波。 2、电磁波与机械波的异同 电磁波的表现形式在很多方面跟机械波相类似，但必须注意它们本质的不同．电磁波是电磁现象，是靠电和磁的相互“感应”传播，电磁波是一种特殊的物质，在空间里传播的是电磁场，传播不需要介质，真空中也可传播．机械波是力学现象，要靠介质传播，在真空中不能传播，机械波在介质中传播的是运动．电磁波与机械波具有波动的共性．机械波是位移这个物理量随时间和空间做周期性的变化，电磁波则是E和B这两个物理量随时间和空间做周期性的变化．二者都能产生反射、折射、衍射和干涉等现象． （二）电磁波谱 1、其中c是电磁波的波速，是电磁波的波长，表示电磁波的频率。 2、无线电波：波长大于1mm(频率小于300000MHz)的电磁波 3、红外线：波长介于可见光与无限电波之间的电磁波 特点：最显著的是热作用

应用：（1）红外线加热，这种加热方式优点是能使物体内部发热，加热效率高，效果好。 （2）红外摄影，（远距离摄影、高空摄影、卫星地面摄影）这种摄影不受白天黑夜的限制。 （3）红外线成像（夜视仪）可以在漆黑的夜间能看见目标。 （4）红外遥感，可以在飞机或卫星上戡测地热，寻找水源、监测森林火情，估计家农作物的长势和收成，预报台风、寒潮。 4、可见光：波长范围在400～700nm之间的电磁波。 5、紫外线：波长范围在5～400nm之间的电磁波。 特性：主要作用是化学作用，还有很强的荧光效应，杀菌消毒作用。 应用：（1）紫外照相，可辨别出很细微差别，如可以清晰地分辨出留在纸上的指纹。 （2）照明和诱杀害虫的日光灯，黑光灯。（3）医院里病房和手术室的消毒。 （4）治疗皮肤病，硬骨病。 6、X射线与射线 （1）X射线产生条件：高速电子流射到任体固体上，都会产生X射线。 特性：穿透本领很强。 应用：工业上金属探伤、医疗上透视人体。 （2）射线是一种强电磁波，它的波长比X射线还要短，一般波长＜0．001纳米。在原子核反应 中，当原子核发生α、β衰变后，往往衰变到某个激发态，处于激发态的原子核仍是不稳定的，并且会通过释放一系列能量使其跃迁到稳定的状态，而这些能量的释放是通过射线辐射来实现的， 这种射线就是射线。 （三）电磁波的发射与接收 1、无线电波的发射： 调制：把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上，使电磁波随各种信号而改变叫做调制。 调幅：使高频振荡电流的振幅随调制信号而改变叫做调幅。 调频：使高频振荡电流的频率随调制信号而改变叫做调频。

第四章电磁波的传播复习题2

第四章 电磁波的传播 要求掌握§1—§5，其中重点是§1和§2。基本要求、重点如下。 1．会导出真空中电磁波的波动方程，介质的色散 2．时谐电磁波（单色波）及其满足的方程： 时谐电磁波的一般形式： t i e x E t x E ω-=)(),( 亥姆霍兹方程：?? ???'==??-==+?μ εωωωv k E i B E k E ,02 2 对于导体情况 ω σεεi +='，而介质情况εε=' 3．平面电磁波 E k B e E t x E t x k i ?==-?ω ω1,),() (0 特点：①振幅为常矢量 ②沿k 传播 ③k πλ2= ④横波且E 与B 垂直，即,0=?=?=?B E k B k E (B E k ,,)构成右手关系，E 与B 同相 ⑤振幅比 v B E = ⑥2 2 H E w με== (电场能等于磁场能) n wv S =与k 方向一致 2． 了解菲涅尔公式及其导出过程 3． 了解导体内电磁波的特点 ①t e t ε σρρ- =0)( ②良导体 a)条件1>>εω σ ； b)导体内,αβ i k +=波沿β 传播，沿α 衰减；良导体情况下： c)穿透深度与趋肤效应。 ③导体内磁场与电场的关系 对良导体 α δ1 = 2 ωμσαβ≈≈E n e E n i E n i H i ?=?+≈ ?+=4 )2 1()(π ωμ σωεσωμ αβ

第四章 电磁波的传播 一．选择题 1．自由空间是指下列哪一种情况的空间 （ ） ① 0,0==J ρ ②0,0≠=J ρ ③ 0,0=≠J ρ ④0,0≠≠J ρ 2． 在一般非正弦变化电磁场情况下的均匀介质内)()(t E t D ε≠的原因是 （ ） ①介电常数是坐标的函数 ③ 介电常数是频率的函数 ③介电常数是时间的函数 ④ 介电常数是坐标和时间的函数 3．通常说电磁波满足亥姆霍兹方程是指 （ ） ①所有形式的电磁波均满足亥姆霍兹方程 ②亥姆霍兹方程仅适用平面波 ③亥姆霍兹方程仅适用单色波 ④亥姆霍兹方程仅适用非球面波 4.对于电磁波下列哪一种说法正确 （ ） ① 所有电磁波均为横波 ②所有单色波均为平面波 ③ 所有单色波E 均与H 垂直 ④上述说法均不对 5.平面电磁波相速度的大小 （ ） ①在任何介质中都相同 ②与平面的频率无关 ③等于真空中的光速 ④上述说法均不对 6.已知平面电磁波的电场强度)]102300 2( exp[1006 t z i e E x ?-=ππ （SI ）则 ( ) ① 波长为300 ② 振幅沿z 轴 ③圆频率为610 ④波速为8 103 1 ? 7．已知平面电磁波的电场强度)]1023002(exp[1006 t z i e E x ?-=ππ （SI ）则 ( ) ① 波矢沿x 轴 ②频率为610 ③波长为6103 2?π ④波速为6 103? 12．平面电磁波的电场强度与磁场强度的关系为 （ ） ①0=?H E 且位相相同 ②0=?H E 但位相不相同 ③0≠?H E 且位相相同 ④0≠?H E 但位相不相同 13．)exp(x k i ?的梯度为 （ ） ① k i ②k i )exp(x k i ? ③k )exp(x k i ? ④x i )exp(x k i ? 14．对于平面电磁波 （ ） ①电场能=磁场能=2 E ε ② 电场能=2倍的磁场能

新人教版选修1-1 第四章电磁波及其应用复习题及答案

第四章电磁波及其应用 一、填空题 1.电磁波可以通过电缆、进行有线传播，也可以实现传输。 2.电磁波在真空中的传播速度大小为ｍ/ｓ；地球上一发射器向月球发 射电磁波，需经ｓ的时间才能接受到反射波(已知地球与月球间的距离为 3.84×105km)。 3.频率为600 kHz到1.5 MHz的电磁波其波长由 m到 m． 4.一列真空中的电磁波波长为λ=30ｍ，它的频率是 Hz。当它进入水中后， 波速变为原来的3/4，此时它的频率是 Hz。 5.把声音、图像等信号加载到高频电磁波上的过程，称为。信号的调制方 式有调幅信号和两种方式。其中信号由于抗干扰能力强，操作性强，因此高质量的音乐和语言节目，电视伴音采用这种信号调制方式。 6.太阳辐射的能量集中在、和三个区域内。 波长在黄绿光附近，辐射的能量最，我们的眼睛正好能感受这个区域的电磁辐射。 7.下面列出一些医疗器械的名称和这些器械运用的物理现象。请将相应的字母填写在运 用这种现象的医疗器械后面的空格上。 ⑴X光机；⑵紫外线灯； ⑶理疗医用“神灯”照射伤口，可使伤口愈合得较好。这里的“神灯”是利用了 。 A．光的全反射； B．紫外线具有很强的荧光作用； C．紫外线具有杀菌消毒作用； D．X射线的很强的贯穿力； E．红外线具有显著的热作用； F．红外线波长较长易发生衍射。 8.有些动物在夜间几乎什么都看不到，而猫头鹰在夜间却有很好的视力，这是因为它能对 λ与物体的绝对温某个波段的光线产生视觉。根据热辐射理论，物体发出光的最大波长 m Tλ=2.9×103ｍ·Ｋ，若猫头鹰的猎物——蛇在夜间体温是27℃，则度T满足关系式 m 它发出光的最大波长为ｍ，属于 波段。