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电磁波

发布时间:2023-04-18 15:40:31

定义

电磁波,是由同相且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波,是以波动的形式传播的电磁场,具有波粒二象性。电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动,其传播方向垂直于电场种电磁波在真空中速率固定,速度为光速。

电磁波

公式

c=λf
c:波速(光速是一个常量,真空中等于299792458m/s,约等于3×108m/s) 单位:m/s
f:频率(单位:Hz,1MHz=1000kHz=1×106Hz)
λ:波长(单位:m)
真空中电磁波的波速为c,它等于波长λ和频率f的乘积
真空中电磁波传播的速度c—大约30万千米每秒,是宇宙间物质运动的最快速度。c是物理学中一个十分重要的常数,目前公认的数值是:
c=299792.458km/s≈3×108m/s
电磁波频率的单位也是赫兹(Hz)。但常用的单位是千赫(KHz)和兆赫(MHz)

拓展

电磁波在真空中的传播速度(波速)为一定值,即(真空中)光速,记为c,c=299792458m/s,电磁波既可以在真空中传播,也可以在介质中传播,不过在介质中波速会降低,一般情况下,电磁波在气体、液体、固体中波速依次降低。介质对某一电磁波的折射率n等于真空中光速c除以该电磁波在介质中的速度v,真空的折射率为1,气体的折射率略大于1,液体、固体中的折射率大于1,折射率越大,介质中波速越小。一般情况下,在同种介质中,电磁波的频率越高(波长越短),折射率越大,波速越低,如在同种介质中,紫光的折射率比红光大(紫光的频率比红光高,波长比红光短)。

单位

单位是W/m2

性质

电磁波有三大属性,即振幅(强度、光强)、频率(波长)和波形(频谱分布)

解题锦囊

为了简化运算,常常把电场强度和磁场强度用与之功率等价的直流分量强度来表示,称之为电场分量和磁场分量的有效值,电场强度和磁场强度的有效值Er和Hr均为其最大值(振幅)的1/√2倍,即Er=E/√2,Hr=H/√2。
记电场强度为E,磁场强度为H,电位移(电感应强度)为D,磁感应强度为B(最大值均加下标0区分),角频率(频率的2π倍)为ω,初相位为φ0,则有:
(1),
(2),其中ε为介质的电容率,μ为介质的磁导率。
电磁波的波速:
整理得:
,即
(3),
(4)
记Z为介质的特性阻抗,则有
,单位为Ω。
(5),
(6)
因此在给定的介质中(ε和μ已知),只要知道E、H、D、B四个量中的一个量,我们就可以通过(1)(2)(3)(4)(5)(6)这六个式子中和已知的这个量有关的三个式子,推导出另外三个量的值。换句话说,在某种介质中,只要确定了E、H、D、B四个量中的一个量,另外三个量就唯一确定了。

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