第03章 时变电磁场

间引起变化的电场……。于是,变化的电场和变化的磁场交替产生,形成不
可分割的统一体,称为电磁场。
四、电磁波
1.电磁波的产生:由变化的电场和磁场交替产生而形成的电磁场是由近及
远传播的,这种变化的电磁场在空间中的传播形成了电磁波。
2.麦克斯韦在1865年从理论上预见了电磁波的存在。1888年,物理学家赫
A.均匀变化的磁场能够在空间产生电场
B.电磁波在真空和介质中传播速度相同
C.只要有电场和磁场,就能产生电磁波
D.电磁波在同种介质中只能沿直线传播
解析:变化的磁场就能产生电场,A正确。若只有电场和磁场而电场和磁场
都稳定或电场、磁场仅均匀变化都不能产生电磁波,C错误。光也是电磁
0→im
0→Bm
E电→E磁
0→Em
im→0
Bm→0
E磁→E电
Em→0
0→im
0→Bm
E电→E磁
0→Em
im→0
Bm→0
E磁→E电
2.振荡电流、极板上带的电荷量随时间的变化图像
(a)
(b)
(f)以逆时针方向电流为正
(c)
(d)
(e)
(g)图中q为上面极板的电荷量
【典型例题】
【例题1】 (多选)在LC回路中,电容器两端的电压u随时间t变化的关系如
围空间产生恒定的电场。
3.振荡变化的磁场在周围空间产生同频率振荡变化的电场;同样,振荡变化
的电场在周围空间产生同频率振荡变化的磁场。
【典型例题】
【例题3】 (多选)应用麦克斯韦的电磁理论判断下列表示电场产生磁场
(或磁场产生电场)的关系图像中(每个选项中的上图是表示变化的场,下图
是表示变化的场产生的另外的场),正确的是( BC )

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电磁波的极化和 偏振
电磁波的极化状态影响着其在空间中传播 的方式，偏振光是一种特殊的极化状态， 具有特定的传播特性和应用场景。
● 02
电磁波的能量传 播
电磁波的能量传播是通过电磁场的变化而 实现的，能量密度与功率密度的关系密切 相关，功率密度是单位面积上通过的电磁 能量。电磁波的能量传播方向取决于电场 和磁场的传播方向和振动。
衍射现象的解释与 实验验证
衍射
电磁波的衍射与干 涉
干涉条纹的形成与 应用
干涉
电磁波的衍射与干涉
衍射现象
无线电通信利用电磁波传播信号， 光通信则通过光纤传输数据。无 线电通信适用于远距离传输，光 通信速度快且抗干扰能力强。
电磁波在通信中的 频段分配
微波频段 红外频段
射频频段
用于高速数据传输 用于遥控器
用于手机通讯
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第2章 电磁振荡实验的实施
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03
频率调控需避免干扰

3.4.2光源非单色性的影响 3.4.3两相干光波振幅比的影响
3.5.1互相干函数和复相干度 3.5.2时间相干度 3.5.3空间相干度
3.6.1条纹的定域 3.6.2等倾条纹 3.6.3圆形等倾条纹 3.6.4透射光条纹
3.7.1定域面的位置及定域深度 3.7.2楔形平板产生的等厚条纹 3.7.3等厚条纹的应用
5.1惠更斯-菲 涅耳原理
2
*5.2基尔霍夫 衍射理论
3 5.3菲涅耳衍
射和夫琅禾费 衍射
4 5.4矩孔和单
缝的夫琅禾费 衍射
5
5.5圆孔的夫 琅禾费衍射
5.6光学成像系统的 衍射和分辨本领
*5.7双缝夫琅禾费 衍射
5.8多缝夫琅禾费衍 射
5.9衍射光栅
*5.11直边的菲涅 耳衍射
5.10圆孔和圆屏的 菲涅耳衍射
5.10.1菲涅耳衍射 5.10.2菲涅耳波带法 5.10.3圆孔衍射图样 5.10.4圆屏的菲涅耳衍射 5.10.5菲涅耳波带片
5.11.1菲涅耳积分及其图解 5.11.2半平面屏的菲涅耳衍射 5.11.3单缝菲涅耳衍射 5.11.4矩孔菲涅耳衍射
5.12.1什么是全息照相 5.12.2全息照相原理 5.12.3全息照相的特点和要求 5.12.4全息照相应用举例
2.1两个频率 1
相同、振动方 向相同的单色 光波的叠加
2
2.2驻波
3 2.3两个频率
相同、振动方 向互相垂直的 光波的叠加
4 2.4不同频率
的两个单色光 波的叠加
5
2.5光波的分 析
2.1.1代数加法 2.1.2复数方法 2.1.3相幅矢量加法
2.2.1驻波的形成 2.2.2驻波实验
2.3.1椭圆偏振光 2.3.2几种特殊情况 2.3.3左旋和右旋 2.3.4椭圆偏振光的强度 2.3.5利用全反射产生椭圆和圆偏振光

第三章晶体振动和晶体的热学性质3.1相距为某一常数（不是晶格常数）倍数的两个原子，其最大振幅是否相同？解答：（王矜奉3.1.1，中南大学3.1.1）以同种原子构成的一维双原子分子链为例, 相距为不是晶格常数倍数的两个同种原子, 设一个原子的振幅A, 另一个原子振幅B, 由《固体物理学》第79页公式，可得两原子振幅之比(1)其中m原子的质量. 由《固体物理学》式（3-16）和式（3-17）两式可得声学波和光学波的频率分别为, (2). (3)将(2)(3)两式分别代入(1)式, 得声学波和光学波的振幅之比分别为, (4). (5)由于=，则由(4)(5)两式可得,1B A=. 即对于同种原子构成的一维双原子分子链, 相距为不是晶格常数倍数的两个原子, 不论是声学波还是光学波, 其最大振幅是相同的.3.2 试说明格波和弹性波有何不同？解答：晶格中各个原子间的振动相互关系3.3 为什么要引入玻恩-卡门条件？解答：（王矜奉3.1.2，中南大学3.1.2）（1）方便于求解原子运动方程.由《固体物理学》式（3-4）可知, 除了原子链两端的两个原子外, 其它任一个原子的运动都与相邻的两个原子的运动相关. 即除了原子链两端的两个原子外, 其它原子的运动方程构成了个联立方程组. 但原子链两端的两个原子只有一个相邻原子, 其运动方程仅与一个相邻原子的运动相关, 运动方程与其它原子的运动方程迥然不同. 与其它原子的运动方程不同的这两个方程, 给整个联立方程组的求解带来了很大的困难.（2）与实验结果吻合得较好.对于原子的自由运动, 边界上的原子与其它原子一样, 无时无刻不在运动. 对于有N 个原子构成的的原子链, 硬性假定的边界条件是不符合事实的. 其实不论什么边界条件都与事实不符. 但为了求解近似解, 必须选取一个边界条件. 晶格振动谱的实验测定是对晶格振动理论的最有力验证(《固体物理学》§3.1与§3.6). 玻恩卡门条件是晶格振动理论的前提条件. 实验测得的振动谱与理论相符的事实说明, 玻恩卡门周期性边界条件是目前较好的一个边界条件.3.4 试说明在布里渊区的边界上()/q π=a ，一维单原子晶格的振动解n x 不代表行波而代表驻波。