长波
真空中波长
主要产生方式
4
3 10 m — 3 10 m
3
无 线 电 波
中波
短波
200m — 3 10 m 10m — 200m
3
超短波 1m — 10m
微波
由线路 中电磁振荡 所激发的电 磁辐射
0.1m — 1m
电磁波谱
红外线
真空中波长
主要产生方式 由炽热 物体、气体 放电或其他 光源激发分 子或原子等 微观客体所 产生的电磁 辐射
（2） E、H 同相
可证：
E H 0 x t
x E E0 cos (t ) c
E0 1 E x x H dt cos (t ) H 0 cos (t ) 0 x 0c c c
E0 H0 0c
0 E0 0
c
1
0 0
§18.2 电磁波的性质
任一时刻t，空间任一 点x，满足
0 E0 0 H 0 0 E 0 H
E0 H 0 E H
沿x轴负向传播：
x H H 0 cos (t ) c x E E0 cos (t ) c
电磁波谱
电磁波谱
x E y E0 cos t u x H z H 0 cos t u
*电磁波波速与光矢量*
真空中
1 8m u 3 10 ——光速 c s 0 0
推测：光也是电磁波！
在介质中
u
1


c n r r
c
n r r
第 18 章 电磁波
§18.1 电磁波波动方程
§18.2 电磁波的性质 §18.4 振荡电偶极子的辐射 赫兹实验
第18章 电磁波
麦克斯韦预示：
变化磁场→电场，变化电场→磁场， 电磁场变化交替进行，向四周传播，形成 电磁波。
赫兹：实验证实
§18.1 电磁波波动方程
D H dl J c dS dS t L S S
主要产生方式
0
0.4 A— 50 A
0
用高速电子 流轰击原子中内 层电子而产生的 电磁辐射 由放射性原子衰 变时发出的电磁 辐射或用高能粒 子与原子核碰撞 所产生电磁辐射
γ 射线
0.4 A以下
0
（3）坡印廷矢量 S （辐射能流密度）
辐射能流密度：单位时间通过垂直于 传播方向上单位面积的辐射能量。
D dS DdV
E dl ( E ) dS
在自由空间
0, Jc 0 D 0 B E t
B 0 D H t
D
微分形式
2 2
其中
2 2 2 x y z
2 2 2 2
Ey Ey 2 2 x t
2 2
比较波动方程
Hz Hz 2 2 x t
2 2
1 2 2 2 x u t
2 2
电磁波波速为：
u
1

微分方程的特解为平
面简谐波表达式：
积分形式
D dS dV S V B E dl dS t L S B dS 0
S
微分形式
D
B E t B 0 D H Jc t
1.当电磁波沿 x 方向传播时 2.电场和磁场是平面行波
D E B H
2 E 2 E 2 t 2 H 2 H 2 t
可以得到：
Ey Ey 2 2 x t
2 2
和
Hz Hz 2 2 x t
§18.2 电磁波的性质
（1）电磁波是横波
Ey Ey 2 2 x t
2 2
E y
H z
Hz Hz 2 2 x t 由于 j k i 所以 E H // x 轴
2 2
u x
§18.2 电磁波的性质
— 折射率
n r
与物质作用的主要是
E
矢量,
E
通常被称为光矢量！
几点注意
（1）振动不是媒质体积元，是电场和磁场 （2）周期变化的不是质点位移，是 E、H 强度矢量
（3）伴随电磁波传播的有能量、动量和质 量的流动（引力波具有同样的性质） （4）电磁波是自持波，在真空或媒质中均 可传播
Hale Waihona Puke B E t B 0 D H Jc t
在自由空间
0, Jc 0 D 0 B E t
B 0 D H t
结合
D E B H
2 E 2 E 2 t 2 H 2 H 2 t
2 2 2
可以得到：
电磁波的 波动方程
和
2 2 ( A) ( A) A 其中 2 2 2
x
y
z
结合
电、磁分量都具有波动 特征——电磁波！
0.76m — 600m
6200— 7600 5920— 6200 5780— 5921 5000— 5780 4640— 5000
可 见 光
红 橙 黄 绿 青 蓝 紫
0 4460— 4640 A 4000— 4460
紫外线
50 A— 4000 A
0
0
电磁波谱 X 射线
真空中波长
（1）电磁波是横波
Ey Ey 2 2 x t
2 2
E y
H z
y
Hz Hz 2 2 x t 由于 j k i 所以 E H // x 轴
2 2
u x
Ey
x
z
Hz
§18.2 电磁波的性质
§18.2 电磁波的性质