第14讲 电磁波的辐射

电磁波的产生介绍电磁波的产生和辐射电磁波的产生与辐射电磁波是一种能量传播的方式，它由电场和磁场相互作用而产生。

本文将介绍电磁波的产生原理以及其在日常生活中的辐射现象。

一、电磁波的产生原理电磁波的产生依赖于振荡电荷。

当电荷在空间中振动或加速运动时，就会产生电场和磁场的变化，从而形成电磁波。

具体来说，当电荷振动时，会在其周围形成交替变化的电荷密度，从而形成电场的变化。

而电场的变化又会引起磁场的变化，两者相互耦合作用，一起传播出去，形成电磁波。

二、电磁波的辐射现象1. 光波光波是电磁波的一种，其频率范围在可见光的范围内，人眼能够感知。

太阳光就是一种光波的例子。

当太阳产生巨大的能量时，其中的电荷不断加速运动，产生电磁波，最终形成了太阳光辐射。

2. 无线电波无线电波是指频率较低的电磁波，它的应用非常广泛，包括无线电通信、广播、雷达等。

在无线电通信中，当发射设备产生电磁波并加以调制后，信号就会通过天线辐射出去，接收设备接收到信号后解调还原成原始信号。

3. 微波和雷达波微波是指频率介于无线电波和红外线之间的电磁波，其辐射源包括微波炉和雷达系统。

当微波炉工作时，它会产生高频电磁波，通过加热食物中的水分子来使其加热。

雷达系统则利用微波来探测目标，根据反射回来的微波信号来判断目标的位置和性质。

4. X射线和γ射线X射线和γ射线是频率很高的电磁波，具有较强的穿透能力。

在医学影像学中，医生利用X射线来观察人体的内部结构；而γ射线广泛应用于放射治疗和工业检测等领域。

5. 辐射安全问题尽管电磁波在生活中具有很多应用，但过度暴露于某些电磁波可能对人体健康产生影响。

因此，相关的辐射安全问题备受关注。

人们需要合理使用电子设备，如手机和微波炉，避免长时间过度接触电磁辐射。

结论电磁波的产生依赖于振荡电荷，通过电场和磁场的相互耦合作用而传播。

不同频率的电磁波具有不同的特性和应用，包括可见光、无线电波、微波、X射线、γ射线等。

在日常生活中，我们需要注意电磁辐射的安全问题，合理使用电子设备，保护好自己的健康。

2.对工作空间屏蔽:为了防止电磁辐射污染作业环境，保护作业人
员身体健康和防止干扰，可以在作业环境建造六面体屏蔽室，阻止电磁能 量进入屏蔽室。
四、第一次世界大战的后果 实施电磁屏蔽，必须满足下述要求:
1.中、短波频段，可采用金属材料将场源屏蔽起来。屏蔽材料 可选用铜、铝、铁。屏蔽结构要设计为六面体全封闭型。 2.超短波、微波段，一般选用金属材料与非金属吸收材料制成 复合式屏蔽体。屏蔽结构可设计为六面体全封闭型和屏蔽墙两种。 3.屏蔽结构设计要合理，要求尽量减少不必要的开孔和缝隙， 避免楞角及尖端突出物。 4.设计屏蔽结构时，要注意屏蔽体对被屏蔽设备的电特性影响， 妥善地设计屏蔽体与被屏蔽设备的间距。 5.屏蔽休各部件接触要良好，并采取多点接地。接地线要求表面 积要大，长度要短，阻抗小。
1. 干扰电子设备
大量的研究表明，电磁辐射会造成广播与电视不能收听、收看，自动 控制信号失误，电子仪器仪表失灵，飞机指示信号失误或空中指挥信号受 到干扰，干扰医院的医疗器械或病人的心脏起搏器等，从而带来大量的经 济损失。
2. 影响易燃易爆物品
高压线路产生的电晕在导线及其金属表面空气中的电晕放电，绝缘 子承受高电位梯度区域中放电并产生火花，连接松动或接触不良产生的间 隙火花放电的电磁辐射对诸如武器弹药、燃油等易燃、易爆物质产生潜在 的威胁，或者使电爆管的效应提前或滞后，从而危及人身安全与财产安全。
4. 危害人体 电磁辐射对人体的危害包括热效应和非热效应。
高频电磁波对生物肌体细胞起“加热”作用。人体接受电磁辐射 后，使肌体升温，如果吸收的辐射能很多，靠体温的调节无法把热量散 发出去，则会引起体温升高，进而引发各种症状，这被称为热效应。 低频电磁波产生的影响，即人体被电磁辐射后，体温并未明显升高， 但已经干扰了人体的固有微弱电磁场，使血液、淋巴液和细胞原生质发 生改变，对人体造成严重危害，这些属于非热效应。 热效应和非热效应作用于人体后，对人体伤害尚未来得及自我修复 之前，再次受到电磁波辐射。其伤害程就会发生累积，久之会成为永久 性病态，甚至危及生命，即为累计效应。

I s
1

sdt
0
§1-5光波的辐射

对于平面波而言，S及其平均值<s>有很简 单的形式：
s 1

Sdt A
0
2
1

2 c 2 A 2 2
2 A
式中A是平面波的振幅。
§1-5光波的辐射

在物理光学中，通常把辐射强度的平均值 <s>称为光强度，以I表示，由上式知
在许多场合比例系数 1 2 常写为：
I A
2
并不重要，故
IA
2
§1-5光波的辐射
三、对实际光波的认识： 以上讨论只是一种理想情况，实际远非如此。 <1>.由于原子的剧烈运动，彼此间不断的碰撞， 使原子系统的辐射过程常常中断，致使原子发 光是间歇的，原子每次发光的间歇时间是原子 两次碰撞的时间间隔，这样原子发出的光波是 由一段段有限长的称为波列的光波组成； 每段波列，其振幅在持续时间内保持不变 或缓慢变化，前后各段波列之间没有固定的位 相关系，光矢量的振动方向也不相同。
§1-4球面波和柱面波
K仍为波数： k 2

代表发散波和会聚波。
由于球面波振幅随 r增大而减小，故严格 说来：球面波波函数不呈现严格的空间周 期性，
§1-4球面波和柱面波
3.简谐球面波在平面上的近似表达式 ：

在光学中，通常要求解球面波在某个平面（z=0) 上的复振幅分布。则点源s（x0,y0,z0)到z=0平面上 任意点p(x,y)的距离为
1
写成复数形式： E
可以看出，球面波的振幅不再是常量，它与 离开波源的距离r成反比， 其等相面为：r=常数的球面。

第14章电磁波相对论简介版块一知识点1变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场'电磁波的产生、发射、接收及其传播Ⅰ1.麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。

2．电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场。

3．电磁波：电磁场（电磁能量）由近及远地向周围传播形成电磁波。

（1）电磁波是横波，在空间传播不需要介质。

（2）v＝λf对电磁波同样适用。

（3）电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。

4．发射电磁波的条件（1）要有足够高的振荡频率；（2）电路必须开放，使振荡电路的电场和磁场分散到尽可能大的空间。

5．调制：有调幅和调频两种方法。

6．电磁波的传播（1）三种传播方式：天波、地波、空间波。

（2）电磁波的波速：真空中电磁波的波速与光速相同，c＝3.0×108 m/s。

7．电磁波的接收（1）当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就是电谐振现象。

（2）使接收电路产生电谐振的过程叫作调谐，能够调谐的接收电路叫作调谐电路。

（3）从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程叫作检波，检波是调制的逆过程，也叫作解调。

8．电磁波的应用电视和雷达。

知识点2电磁波谱Ⅰ1.定义按电磁波的波长从长到短分布是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，形成电磁波谱。

最强医用治疗知识点3狭义相对论的基本假设质速关系、质能关系' 相对论质能关系式Ⅰ1.狭义相对论的两个基本假设（1）狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。

（2）光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，光速与光源、观测者间的相对运动没有关系。

2．相对论的质速关系（1）物体的质量随物体速度的增加而增大，物体以速度v 运动时的质量m 与静止时的质量m 0之间有如下关系： m ＝m 01－⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2。

（2）物体运动时的质量m 总要大于静止时的质量m 0。