七、电磁波的产生和传播(§12-7)

    1. 从电磁振荡到电磁波

12-3

    (1)  电磁振荡:这里的图12-3就是一个LC振荡电路。首先将电键K扳到1,让电源e 对电容器C充电,然后将电键K扳到2,将电源革除,使电容器通过电感器L放电,从而发生教材中所描述的电磁振荡。实际的振荡电路由于存在能量的损耗,需不断地补充能量,振荡才得以维持。

    (2)  要把这样的振荡电路作为波源向空间发射电磁波,还必须具备两个条件:

    a)  振荡频率要高;

    b)  电路要开放。

    达到这两个条件,上述振荡电路就演变为一段直导线,若在其中通以交变电流I = I0 cosw t,计算表明,这样的电流等价于一个振动的电偶极子,故称偶极振子。

    2. 偶极振子发射的电磁波

12-4

    (1)  在近心区,电磁场的分布比较复杂,这可以从一条电场线由出现到形成闭合圈并向外扩展的过程中,以及从图12-4中都可以看出。

    (2)  在波场区,电磁场的分布可以用球面波来描述。电场沿经线,磁场沿纬线,如图12-4所示意。

    (3)  偶极振子发射的电磁波波强度的主要规律:

    a)  与频率的四次方成正比,所以频率越高,能量辐射越多;

    b)  与离开振子中心的距离的平方成反比;

    c)  sin2q 成正比,所以电磁波的波强度具有明显的方向性。这种方向性也可以从图12-4中看到。

    3. 赫兹实验

    从教材中的图12-22所表示的赫兹实验装置示意图中可以看到,赫兹设计的这个装置就是一个LC振荡电路:

    a)  两个留有间隙的铜球CD实际上构成了一个电容器;

    b)  感应圈的次线圈作为振荡电路的一部分,提供了电感L,同时为振荡电路提供高频电压,使振荡得以维持。

    这个电路与上面图12-3所表示的电路没有本质的差别,只是电容量很小、电路比较开放,这正符合了发射电磁波的要求。

    4. 电磁波的波谱

    电磁波按频率从低到高分别为:无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和 g 射线,所对应的波长和频率的大致范围如教材(下卷)中图12-23所示。

       
XML 地图 | Sitemap 地图