电磁波

2017.8下MOTHERLAND电磁振荡与电磁波文/田宇翔摘要：电磁波是近代物理学上最伟大的发现之一，本文着重介绍了电磁振荡的特点，由于变化的电磁场的传播形成电磁波，电磁波的特点以及电磁波的应用。关键词：电磁振荡电磁波电磁场育论坛电磁振荡是指其工作的过程在电路里产生中的，线圈通过的电流、电容器极板上的核电荷数、电容器产生的电场强度、线圈的磁感应强度以及、电场能都发生周期性的变化，我们把此现象称作电磁振荡。电磁振荡会产生振荡电流，有电流的产生就会形成磁场，磁场又会反过来产生电流，以此变化。变化的磁场和电场两者形成了一个统一的能量场称为电磁场。电磁波就是由于周期性变化的电磁场传播而形成的。论文以电磁振荡的特性、电磁波的特点、电磁波的应用三方面为主要内容来进行探究。一、电磁振荡的特点电磁振荡产生大小和方向做周期性变化的振荡电流，我们把产生振荡电流的回路成为LC振荡回路。（如下图所示）。电磁振荡过程主要包括以下几方面特点：首先电磁振荡过程会出现两种现象:电容器的充放电和线圈的自感现象；同时伴随着两种能量:电场能和磁场能，电场能贮存于电容器内，由极板上电荷量多少决定。磁场能，贮存于线圈内，由电路中的电流强度决定。我们把振荡过程中的物理量分为两组，一组是电流强度、磁感强度和磁场能，它们同时增大，同时减小，同时最大，同时为零，一组是电荷量、电容器两极板间电压、电场强度、线圈的感应电动势和电场能，它们同时增大，同时减小，同时最大，同时为零。但是这两组物理量异步，即一组增大，另一组就减小，一组最大，另一组就为零。电磁正当有两种过程:充电过程和放电过程，两过程循环交叠。充电过程：电容器上的电荷量在增加，回路中电流在减小，磁场能转化为电场能；充电完毕（放电开始）：电荷量最大，电场能达到最大，回路中电流i=0，磁场能为零。充电时线圈相当于电源。放电过程：电容器上的电荷量在减少，回路中电流在增加，电场能在向磁场能转化。放电完毕（充电开始）：电荷量为零，电场能为零，回路中电流达到最大，磁场能达到最大。放电时，电容器相当于电源。二、电磁波的特点克斯韦首先根据变化的磁场产生电场第一个假想出会不会有电磁波的存在，几十年后赫兹用实验证明了这个结论。电磁波是由于电场和磁场相互激发而产生的。电磁波主要有以下三个等特点：第一特点电磁波是一种横波。横波是场的方向和波的传播方向相垂直的波，电磁波就是场及其传出的方向相垂直。电磁波同振动波一样都有几个主要的参数波长、振幅、频率。振幅与频率、波长无关。电磁波的能量与振幅的二次方成正比，能量越大，振幅越大。电磁波根据波长的长短可以分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X-射线和伽马射线等等。虽然各种电磁波真实存在但是只有可见光是人眼能够看到的。第二是电磁波的传播速度与光速一样均为3.0×108m/s，电磁波具有波粒二象性，电磁波的波长与光子能量成反比，电磁波波长越长，绕射能力越大，沿地面传播越远，例如我们的无限电波传送的范围就特别的广，常用于远距离通信。波长越短光子能量越大，其穿透力越强，如我们医学上用X-射线来诊断身体内部的疾病。第三是电磁波的传播不需要介质，它可以在真空中传播，这也是电磁波不同于机械波的一个方面。波长相同的电磁波，在不同的介质中传播的速度不同，如同样是可见光在固体和气体中传播的速度就不一样。在同一介质中，波长不同，传播的速度也不相同。电磁波传播速度的大小还跟介质的均匀度有关，介质均匀，传播速度越快。不同波长穿越障碍物的能力也不同，波长越长的电磁波越容易绕过障碍物继续传播。再者电磁波的速度还和频率有关，这也是电磁波与机械波不同的地方。三、电磁波的应用由于电磁波的波长范围大且电磁波的特点，电磁博得应用非常广泛。如我们经常接触到的手机、电脑等无线电波通信；波长常的电磁波传播范围广，用作长距离通信，例如无线电波通信、红外线波主要用于用于电视电器遥控等。可见光是我们唯一用肉眼可以看到的电磁波，可以观察世间万物；波长比可见光短能量较高的紫外线用于医用消毒杀菌，验证假钞，测量距离等；X射线用于医疗影像，工程上的探伤等；伽玛射线用于治疗，使原子发生跃迁从而产生新的射线等。四、结语电磁波的发现具有划时代的意义，极大的推动了科技的发展。电磁波的发现在近代物理学上具有里程碑的作用。现在电磁波已经渗入到我们生活的方方面面，包括我们肉眼看到的一切事物都是由于地球的电磁场产生的电磁波，电磁波的有效利用给我们人类提供了便捷，但是我们亦应该给予重视日趋严重电磁辐射，减少其对人体的伤害。参考文献：[1]姜宇.工程电磁场与电磁波华[M].中科技大学出版社,2015.[2]董星龙.基于多个多普勒雷达的加速度和速度估计[J].现代雷达,2011,(01).[3]崔万照,马伟,邱乐德.电磁超介质及其应用[M].国防工业出版社,2007.（作者单位：长沙市长郡中学）265

电磁振荡与电磁波的产生

电磁振荡和电磁波是电磁学领域中的重要概念，它们在现代科技和通信领域中扮演着重要的角色。本文将详细介绍电磁振荡和电磁波的概念、产生机制以及应用。

一、电磁振荡的概念及产生机制

电磁振荡指的是电荷在外加电场或磁场的作用下，受到力的驱使而发生的周期性振动。它是电磁场与物质相互作用的基础。电荷在受力作用下会发生加速度变化，而加速度变化就会伴随着辐射场的产生。当电荷的振动频率与辐射场的频率一致时，电磁场就会发生共振现象，形成稳定的电磁振荡。

电磁振荡的产生机制可以通过电路中的LC振荡器来进行解释。LC振荡器由电感和电容组成，当电容和电感达到一定的数值时，可以产生自身的振荡。在振荡过程中，电荷会在电容器和电感之间周期性地流动，并辐射出电磁波。

二、电磁波的概念及产生机制

电磁波是电磁振荡在空间中传播的结果，它是由电场和磁场相互耦合而形成的能量传播波动。电磁波包含有电场和磁场的变化信息，可以在真空和介质中传播。

电磁波的产生机制可以用麦克斯韦方程组进行描述。根据麦克斯韦方程组的推导可知，当电荷发生加速度变化时，就会激发电场和磁场的振荡，并形成电磁波。这种电磁波的传播速度是一个恒定值，即光速。

三、电磁波的特性及应用

1. 频率和波长：电磁波的频率与波长有着固定的关系，它们之间满足特定的物理常数。不同频率的电磁波对应不同的波长，从无线电波到 gamma 射线，频率和波长的范围非常广泛。

2. 增强和衰减：电磁波的传播过程中，会与物质相互作用，引起能量的增强或衰减。例如，无线电波在天线接收器处被增强，而在障碍物遇到较大时则会发生衰减。

3. 反射和折射：电磁波在介质之间传播时，会发生反射和折射现象。反射是指电磁波遇到界面时，部分能量被反射回原来的介质；折射是指电磁波从一种介质传播到另一种介质时，改变传播方向和速度。

电磁波在科学研究和实际应用中有着广泛的应用。它们被广泛运用在通信领域，包括无线电通信、微波通信和光纤通信等。同时，电磁波还被用于医学成像技术、雷达探测、无损检测以及天文学研究。

电磁波

科技名词定义

中文名称：

电磁波

英文名称：

electromagnetic wave

定义1：

物体所固有的发射和反射在空间传播交变的电磁场的物理量。

应用学科：

地理学（一级学科）；遥感应用（二级学科）

定义2：

介质或真空中由时变电磁场表征的状态变化，由电荷或电流的变化而产生。它在每一点和每一方向上的运动速度取决于介质的性质。

应用学科：

电力（一级学科）；通论（二级学科）

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求助编辑百科名片

电磁波（又称电磁辐射）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与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。电磁辐射可以按照频率分类，从低频率到高频率，包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X-射线和伽马射线等等。人眼可接收到的电磁辐射，波长大约在380至780纳米之间，称为可见光。只要是本身温度大于绝对零度的物体，都可以发射电磁辐射，而世界上并不存在温度等于或低于绝对零度的物体。

目录

电磁波简介

定义

产生

性质

能量

计算

发现

电磁波谱

电磁辐射

电磁辐射对人体的伤害

降低电磁辐射的方法

电磁波的特性

电磁波的种类

无线电波的应用

电磁波治疗应用

电磁波的传导

电磁波谱

电磁波用途

电磁波的穿透力

电磁污染对人体的危害 电磁波的防护

电磁波简介

定义

产生

性质

能量

计算

发现

电磁波谱

电磁辐射

电磁辐射对人体的伤害

降低电磁辐射的方法

电磁波的特性

电磁波的种类

无线电波的应用

电磁波治疗应用

电磁波的传导

电磁波谱

电磁波用途

电磁波的穿透力

电磁污染对人体的危害

电磁波的防护

展开

编辑本段电磁波简介

电磁辐射光波-模型图

电磁波（Electromagnetic wave)：（又称：电磁辐射、电子烟雾）是能量的一种。

电磁波（又称电磁辐射）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与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。电磁辐射可以按照频率分类，从低频率到高频率，包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等等。人眼可接收到的电磁辐射，波长大约在380至780纳米之间，称为可见光。只要是本身温度大于绝对零度的物体，都可以发射电磁辐射，而世界上并不存在温度等于或低于绝对零度的物体。因此，人们周边所有的物体时刻都在进行电磁辐射。尽管如此，只有处于可见光频域以内的电磁波，才是可以被人们看到的。电磁波不需要依靠介质传播，各种电磁波在真空中速率固定，速度为光速。

电磁波发射原理

电磁波的发射原理是基于电磁场的产生和变化。当电流通过导线或电路时，会在周围产生一个电磁场。根据安培环路定理和法拉第电磁感应定律，当电流变化时，电磁场也会发生变化。这个变化的电磁场就是电磁波。

电磁波是通过空间传播的，其传播速度等于光速。电磁波具有电场和磁场的振荡特性，在电磁波传播过程中，电场和磁场的大小和方向都按一定的规律进行周期性变化。这种周期性变化形成了电磁波的振荡。

根据麦克斯韦方程组，电磁波的传播是相互耦合的电场和磁场通过空间相互激发、变化和传播的过程。当电场和磁场垂直传播方向时，电磁波就成为横波，如光波；当电场和磁场平行传播方向时，电磁波就成为纵波，如无线电波。

电磁波的发射通常是通过天线实现的。当交流电通过天线时，产生的交变电流就会产生电磁场，并将其转化为电磁波进行发射。天线的设计和布局会影响发射电磁波的频率、方向和强度等特性。

总而言之，电磁波的发射原理是基于电磁场的变化和传播，在适当的条件下，通过天线将电磁场转化为电磁波进行发射。