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      電磁波的性質(zhì)與能量

      2016/9/14 11:18:06

       

       

      性質(zhì)

      電磁波頻率低時,主要借由有形的導(dǎo)電體才能傳遞。原因是在低頻的電振蕩中,磁電之間的相互變化比較緩慢,其能量幾乎全部返回原電路而沒有能量輻射出去;電磁波頻率高時即可以在自由空間內(nèi)傳遞,也可以束縛在有形的導(dǎo)電體內(nèi)傳遞。在自由空間內(nèi)傳遞的原因是在高頻率的電振蕩中,磁電互變甚快,能量不可能全部返回原振蕩電路,于是電能、磁能隨著電場與磁場的周期變化以電磁波的形式向空間傳播出去,不需要介質(zhì)也能向外傳遞能量,這就是一種輻射。舉例來說,太陽與地球之間的距離非常遙遠(yuǎn),但在戶外時,我們?nèi)匀荒芨惺艿胶挽汴柟獾墓馀c熱,這就好比是“電磁輻射借由輻射現(xiàn)象傳遞能量”的原理一樣。

      電磁波為橫波。電磁波的磁場、電場及其行進(jìn)方向三者互相垂直。振幅沿傳播方向的垂直方向作周期性交變,其強(qiáng)度與距離的平方成反比,波本身帶動能量,任何位置之能量功率與振幅的平方成正比。

      其速度等于光速c(3×10^8m/s)。在空間傳播的電磁波,距離最近的電場(磁場)強(qiáng)度方向相同,其量值最大兩點之間的距離,就是電磁波的波長λ,電磁每秒鐘變動的次數(shù)便是頻率f。三者之間的關(guān)系可通過公式c=λf。

      電磁波的傳播不需要介質(zhì),同頻率的電磁波,在不同介質(zhì)中的速度不同。不同頻率的電磁波,在同一種介質(zhì)中傳播時,頻率越大折射率越大,速度越小。且電磁波只有在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳播,若同一種介質(zhì)是不均勻的,電磁波在其中的折射率是不一樣的,在這樣的介質(zhì)中是沿曲線傳播的。通過不同介質(zhì)時,會發(fā)生折射、反射、繞射、散射及吸收等等。電磁波的傳播有沿地面?zhèn)鞑サ牡孛娌,還有從空中傳播的空中波以及天波。波長越長其衰減也越少,電磁波的波長越長也越容易繞過障礙物繼續(xù)傳播。 機(jī)械波與電磁波都能發(fā)生折射、反射、衍射、干涉,因為所有的波都具有波粒兩象性。折射、反射屬于粒子性; 衍射、干涉為波動性。

      能量

      電磁波的能量大小由坡印廷矢量決定,即S=E×H,其中s為坡印廷矢量,E為電場強(qiáng)度,H為磁
      場強(qiáng)度。E、H、S彼此垂直構(gòu)成右手螺旋關(guān)系;即由S代表單位時間流過與之垂直的單位面積的電磁能,單位是W/m&sup2。

      電磁波具有能量,電磁波是一種物質(zhì)。

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