赵凯华电磁学第三版麦克斯韦电磁理论和电磁波232pages.pptxVIP

Maxwell方程组的微分形式 ; 当有介质存在时，E、B都和介质的特性有关,麦克斯韦方程组是不完备的，还需再补充描述介质性质的下述三个方程;麦克斯韦的卓越贡献 　麦克斯韦（1831-1879）一生对电磁学的发展及电磁场理论的建立作出巨大的贡献，其主要功绩归纳如下 　(1).总结分析了安培、库仑、法拉第等人的电磁学成果，继承发展了法拉第的“近距作用”（即场）思想，修改了一系列电磁学公式中的“超距”语言为“近距语言”，使公式中出现了q、I dl、r 等。（1855——1856完成） 　(2).完善了电场、磁场的概念和数学表述，指出电磁能量分布在场所在空间的观点，提出了涡旋电场和位移电流两个假说，从而把静电场环路定理和静磁场的安培环路定理推广到非稳恒电磁场情况下，建立了四个电磁场基本方程----麦克斯韦方程组，预言了电磁波的存在及其传播方式和速度，论证了光的电磁本性，指出光是一种通常以速度c在以太中传播的电磁波。 　(3).将以往电和磁各自分立的学说统一起来，将电磁波与光波的学说统一起来，建立了统一的电磁场理论。完成了物理学的第三次大综合　　 麦克斯韦理论的不足： （a）认为电磁波在充满以太的空间传播，但后来的实验证实以太并不存 在； （b）在解释特殊介质的电磁性质及光学色散存在问题（洛仑兹引入电 子，将宏观电磁学发展至微观领域）； （c）电磁场区分为电场、磁场的绝对性－－爱因斯坦将相对论引入电磁 场，电场、磁场的区分是相对的。取决于观察系的选择。;§2 电磁波 （了解、掌握重点概念）;固有频率为;二、电磁波的传播 ; 由Maxwell 微分方程出发，真空中 （ ）整理得到x方向的微分方程：;2、实验证实 赫兹实验 1878-1888年 ; 1879年冬，德国柏林科学院根据亥姆霍兹的倡议，颁布了一项科学竞赛奖，以重金向当时科学界征求对麦克斯韦部分理论的证明。 1887-1888年赫兹完成了电磁波证实实验。 ; 赫兹在暗室的墙上覆盖一块锌板（单击：出现实物图），用来反射电磁波．当入射波和反射波迭加后将产生驻波，他用共振偶极子在离发生器不同距离的地方来测量．火花较亮??地方，就是波峰或波谷；完全没有火花的地方，是波峰与波谷之间的零值．由此，赫兹量出驻波的波长，并计算了振荡偶极子的振荡火花频率，两者相乘即得电磁波的速率．计算出来的数值和麦克斯韦预料的完全相同，电磁波的速率等于光速．赫兹在1888年成功地做了这一实验．赫兹接着还进行了关于电磁波的反射、聚焦、折射、衍射、干涉、偏振等多种实验，这样赫兹就完成了电磁波和光波具有同一性的实验验证． 库仑定理－－麦克斯韦电磁理论： 80年 麦克斯韦电磁理论－－赫兹验证实验 20年;1、电偶极振子模型 一段通有高频电流的直导线，当导线长度远小于波长，且导线直径与导线长度之比远小于1时，可近似的认为导线上各点电流的幅值和相位相同。这样的一段直导线称为基本振子， 由于基本振子在辐射电磁波的过程中，导线上流动的电流会在导线的两端点形成电量相等、符号相反的电荷，与静电场中电偶极子十分相似，因此基本振子也称为电偶极子，它是构成复杂天线的基础，也是计算天线辐射的基本单元。 对比：等同静电场中的点电荷，任意带电体的电场＝点电荷电场叠加。 载流高频天线的电磁场＝电偶极子电磁场之和;;x;偶极子周围的电磁场;① 频率越高，能量辐射越多，辐射 本领越大； ; 电磁辐射方向性的应用一例 ; 令 代表波传播方向， 。 ;介质中： ;六、光的电磁理论（了解） ;七、电磁波谱（一般了解） ;;波?段;红外线;红外摄影－－高红外光部分强;红热成像，显示高温区;紫外线;1、发现：1895年 伦琴 2、装置： 3、作用：极强的穿透能力 4、应用：医学、探伤等离子体 ;1、产生：原子核衰变 2、应用：手术 伽马刀（多个钴源，聚焦于体内颅内肿瘤） ? 测井 （测量地层和流体中不稳定元素的自然 放射性发出的伽马射线，用以判断岩石 性质） 核武器（注入高能光子，加速衰变，产生大 量的伽马射线能量辐射，从而具备