电磁波知识学习材料
电磁波的知识点
电磁波的知识点电磁波是一种由电场和磁场通过空间传播的波动现象。
它们是由振荡电荷和电流产生的，并且以光速传播。
电磁波在日常生活和科学研究中起到了至关重要的作用。
本文将介绍电磁波的基本概念、特性和应用领域。
一、电磁波的起源与分类1. 电磁波的起源电磁波的起源是振动电荷和电流。
当电荷或电流发生振动时，会产生变化的电场和磁场，从而生成电磁波。
2. 电磁波的分类根据波长和频率的不同，电磁波可分为不同的类型，如射线、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
这些电磁波呈现出不同的特性和应用。
二、电磁波的特性1. 波长和频率波长是指电磁波传播一周期所占据的距离，通常用λ表示，单位是米。
频率是指单位时间内波动的周期数，通常用ν表示，单位是赫兹。
波长和频率之间存在反比关系，即波长越短，频率越高，反之亦然。
2. 速度电磁波在真空和空气中传播的速度为光速，约为每秒3×10^8米。
光速是一个常数，用符号c表示。
3. 广义相对论中的重要性电磁波在广义相对论中具有重要的地位，爱因斯坦的广义相对论强调了电磁波对空间和时间的影响。
三、电磁波的应用领域1. 通信技术电磁波在通信技术中起到了关键作用。
无线电波、微波和光纤通信等都是基于电磁波的传输原理，使得人们能够进行远距离的语音和数据传输。
2. 医学影像X射线、核磁共振和超声波等医学影像技术都是基于电磁波的原理。
它们能够提供人体内部的详细图像，对病变的检测和诊断起到了重要作用。
3. 遥感技术遥感技术利用卫星对地表进行观测和测量。
电磁波在遥感技术中被用于地表特征的提取、资源勘探和环境监测等领域。
4. 其他应用电磁波还被广泛应用于雷达、无线能传输、太阳能、无线充电以及电子设备中的各种传感器和天线等。
结论电磁波是由电场和磁场通过空间传播的波动现象，它们具有不同的波长、频率和特性。
电磁波在通信技术、医学影像、遥感技术和其他领域的应用中发挥着重要的作用。
深入了解电磁波的知识，有助于我们更好地理解和应用这一重要的物理现象。
电磁波简单科普知识
电磁波简单科普知识
电磁波是一种在电场和磁场之间传播的波动。
它们以光速传播，是由变化的电场和磁场相互耦合而产生的。
电磁波具有多种频率和波长，包括广泛的无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和γ射线。
以下是有关电磁波的一些简单科普知识：
1.波长和频率：电磁波的波长和频率之间存在反比关系。
频率越高的电磁波，波长越短。
例如，无线电波的波长可以很长，而γ射线的波长非常短。
2.光谱：电磁波被分为不同的区域，称为光谱。
光谱从长波长、低频率的无线电波开始，经过微波、红外线、可见光、紫外线，一直到极短波长、高频率的X射线和γ射线。
3.可见光：可见光是人类眼睛可见的电磁波的一部分，它的波长范围大约在400纳米到700纳米之间。
不同波长的可见光呈现出不同的颜色，如紫色、蓝色、绿色、黄色、橙色和红色。
4.应用：电磁波在现代科技中有广泛的应用。
无线通信、广播、卫星通信、雷达、医学成像（如X射线和磁共振成像）、遥感、光纤通信等都依赖于电磁波的传播。
5.电磁谱中的危险辐射：一些电磁波，特别是X射线和γ射线，具有高能量和高频率，对人体组织具有辐射危险。
因此，在使用这些辐射源时需要采取适当的防护措施。
6.波粒二象性：根据量子力学的理论，电磁波同时表现出波动性和粒子性。
这一性质被描述为电磁波的波粒二象性，其中光子是电磁波的量子。
1 / 1。
电磁波的基础知识点
电磁波的基础知识点电磁波是一种在空间中传播的电场和磁场振动，由变化的电流、变化的电场或变化的磁场产生。
它们以光速传播，在自然界中广泛存在，包括可见光、无线电波、微波、红外线、紫外线和γ射线等。
电磁波有很多基础知识点，下面将会详细介绍以下几个方面：电磁波的特性、电磁波频谱、电磁波的产生、电磁波在生活中的应用以及电磁波的危害。
首先，电磁波具有以下几个特性。
首先是电磁波是一种横波，电场和磁场振动方向垂直于波的传播方向。
其次，电磁波是一种无质量、无电荷的粒子，不需要媒质传播。
再次，电磁波的波长和频率具有确定的关系，即波长越短，频率越高。
最后，电磁波在空间传播时遵循直线传播原理，即遵循光的直线传播。
其次，电磁波的频谱包括以下几个部分。
首先是无线电波，它包括了广播、电视和手机信号等，波长范围从数千米到几厘米。
其次是微波，主要用于加热和通信，波长范围从几厘米到几毫米。
再次是红外线，主要用于热成像和遥控器等，波长范围从几毫米到纳米级。
然后是可见光，人眼可见的波长范围从红外线到紫外线，包括了红橙黄绿蓝靛紫等七种颜色。
最后是紫外线、X射线和γ射线，波长更短，能量更高，有较强的穿透能力，主要用于医学检查和治疗。
电磁波的产生方式多种多样。
最常见的产生方式是电磁振荡子的运动。
例如，当电流通过导线时，在导线周围会产生磁场，而磁场的改变会导致电场的变化，从而形成电磁波。
此外，还有电子的跃迁和分子的振动等方式也可以产生电磁波。
电磁波在生活中有许多重要的应用。
首先是通信方面，无线电波和微波被广泛应用于无线通信、卫星通信和移动通信等。
其次，电磁波在医学领域也发挥重要作用，例如X射线用于医学影像学，γ射线用于癌症治疗。
此外，还有雷达、遥感、太阳能等许多应用都离不开电磁波的使用。
然而，电磁波也存在一定的危害。
长时间暴露在强烈电磁辐射下可能对人体产生一定影响。
例如，长期使用手机、电脑等电子产品，容易引发头晕、头痛、失眠等症状。
此外，高能量电磁辐射如γ射线和X射线对人体组织有较强的穿透能力，会对人体细胞造成损害。
电磁波的发射与接收知识点总结
电磁波的发射与接收知识点总结电磁波在我们的生活中无处不在，从手机通信到广播电视，从卫星导航到无线网络，它的应用极其广泛。
理解电磁波的发射与接收对于我们掌握现代通信技术至关重要。
下面我们来详细总结一下这方面的知识点。
一、电磁波的发射要发射电磁波，首先需要一个振荡电路。
这个振荡电路由电感和电容组成，能够产生高频的交变电流。
在实际的发射过程中，为了有效地将能量辐射出去，需要满足以下条件：1、开放电路普通的 LC 振荡电路由于电场和磁场被封闭在电路内部，辐射出去的能量很少。
而开放电路，比如将电容器的极板间距增大、电感线圈的匝数减少等，能够使电场和磁场分散到更大的空间，从而增强电磁波的辐射。
2、频率足够高只有频率足够高的交变电流才能有效地发射电磁波。
这是因为频率越高，单位时间内电流的变化次数越多，产生的电场和磁场的变化就越迅速，从而更有利于电磁波的发射。
为了产生高频的交变电流，通常会使用振荡器，如晶体振荡器等。
此外，为了让电磁波能够携带有用的信息，比如声音、图像等，需要对振荡电流进行调制。
调制分为调幅和调频两种方式。
调幅（AM）是使高频振荡电流的振幅随信号的强弱而改变。
在调幅波中，频率始终保持不变，而振幅则随着信号的变化而变化。
调频（FM）则是使高频振荡电流的频率随信号的强弱而改变。
在调频波中，振幅保持不变，而频率则随着信号的变化而变化。
二、电磁波的传播电磁波可以在真空中传播，不需要介质。
在真空中，电磁波的传播速度等于光速，约为 3×10^8 米/秒。
在介质中传播时，电磁波的速度会变慢，而且不同频率的电磁波在同一介质中的传播速度可能不同。
例如，在无线电波中，频率越高的电磁波，在介质中的传播速度越慢。
电磁波的传播方式主要有地波传播、天波传播和直线传播三种。
地波传播是指沿着地球表面传播的电磁波。
由于地面会吸收电磁波的能量，所以地波传播主要适用于频率较低的电磁波，如长波和中波。
天波传播是指依靠电离层反射传播的电磁波。
电磁波的基础知识点
按照这个理论，变化的电场和磁场总是 相互联系的，形成不可分割的统一体——电 磁场。
电场和磁场是电磁场这个统一体的两种具体表现形式。
2、电磁波形成示意图：
激
非均匀变 发 变
化的磁场
化 电
场
激
发
若是均匀变化
稳定磁场
若非均匀变化
变化磁场
激 发
不再激发 稳定电场
若是均匀变化
激 发
若非均匀变化
3、电磁波的特性： a.不需要传播介质,可以在真空中传播。 b.传播速度等于光速。 c.光是一种电磁波。
三、赫兹的电火花
1、试验装置：
a.连接感应圈的两个金属球。 b.导线环上的两个金属球。
2、试验现象：
当感应圈两个金属球间有火花跳过时，导线环两个小球 间也跳过了火花。
四、太阳辐射
1、太阳辐射的主要成分：
主要含有可见光、红外线、紫外线。
2、太阳辐射能量分布特点：
集中在可见光、红外线、紫外线三个区域，其中波长 在黄绿光附近，辐射的能量最强。
Hale Waihona Puke 3、太阳辐射能量分布示意图：两个概念 一个关系 六段波谱 波的能量 太阳辐射
波长和频率
v f
六段波各自特点和应用 电磁波具有能量及其影响因素 太阳辐射的特点
微波用于发送电视信号和微波炉。
3、红外线
特点：* λ介于无线电波和可见光之间。 * 所有物体都会发射红外线。 * 物体的红外辐射跟温度有关。
应用： 红外体温计、红外夜视议、红外摄影、 红外遥感技术等。
4、可见光 波长在700－400nm之间，它是由各种色光组成。
彩虹是怎样形成的？
电磁波知识点讲解总结_
电磁波知识点讲解总结_1．电磁场：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场，变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，形成一个不可分离的统一体，这就是电磁场．2．对电磁波的理解(1)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度是相同的(都等于光速)．(2)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小．(3)v＝ f，f是电磁波的频率．【针对训练】下列关于电磁波的说法正确的是( )A．电磁波必须依赖介质传播B．电磁波可以发生衍射现象C．电磁波不会发生偏振现象D．电磁波无法携带信息传播三、电磁波谱的分析应用(1)频率和波长不同的电磁波，表现出不同的特性．其中波长较长的无线电波和红外线等，易发生干涉、衍射现象；波长较短的紫外线、X射线、射线等，穿透能力较强．(2)电磁波谱中，相邻两波段的电磁波的波长并没有很明显的界线，如紫外线和X射线、X射线和射线都有重叠，但它们产生的机理不同．【典型例题】(1)麦克斯韦电磁理论的内容是：_____________________.(2)电磁波在传播过程中，每处的电场方向和磁场方向总是________的，并和该处电磁波的传播方向________，这就说明电磁波是________波．(3)目前雷达发射的电磁波频率多在200 MHz至1 000 MHz的范围内．请回答下列关于雷达和电磁波的有关问题．①雷达发射电磁波的波长范围是多少？②能否根据雷达发出的电磁波确定雷达和目标间的距离？【随堂训练】1．电磁波的频率范围很广，不同频率的电磁波具有不同的特性，请从电磁波谱中任选两种，分别写出它们的名称和一种用途．(1)名称____________，用途_________________________________________________．(2)名称____________，用途_________________________________________________．2．(1)近年来军事行动中，士兵都配带红外夜视仪在夜间也能清楚地看清目标，这是为什么？(2)根据热辐射理论，物体发出的最大波长 m与物体的绝对温度T的关系满足T m＝2.90 10－3m K，若猫头鹰的猎物蛇，在夜间体温为27℃，则它发出光的最大波长为________ m，属于________波段．。
电磁学电磁波知识点总结
电磁学电磁波知识点总结电磁学是物理学中一个重要的分支，研究电荷和电流之间相互作用的规律以及电磁波在空间中的传播方式。
本文将就电磁学电磁波的相关知识点进行总结。
一、电磁波的基本概念电磁波是由振荡的电场和磁场组成的一种波动现象，它以光速在真空中传播，并且无需介质支持。
根据频率的不同，电磁波可分为不同种类，包括射频波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
二、电磁波的特性1.频率与波长：电磁波的频率与波长呈反比例关系，频率越高，波长越短。
波长和频率的关系可以用光速公式c=λν表示，其中c为光速，λ为波长，ν为频率。
2.传播方式：电磁波的传播方式分为直射传播与绕射传播。
直射传播指电磁波在遇到障碍物时沿直线路径传播；绕射传播指电磁波在遇到障碍物时发生弯曲或穿透物体的现象。
3.干涉和衍射：电磁波具有干涉和衍射现象。
干涉是指两个或多个波相遇时互相影响形成新的波动图案；衍射是指波通过障碍物或传播到孔洞中时发生弯曲或扩散的现象。
三、电磁波的分类1.根据频段划分：电磁波可以根据频段划分为射频波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
不同频段的电磁波具有不同的特性和应用。
2.根据波长划分：电磁波可以根据波长划分为长波、中波、短波和超短波等。
波长是指电磁波传播一个完整波动所需要的最短距离。
3.根据应用领域划分：电磁波可以根据应用领域划分为通信、雷达、医疗、天文、无线电、电视等。
四、电磁波的应用1.通信：电磁波的应用最广泛的领域之一就是通信，包括无线通信、卫星通信、光纤通信等。
这些通信方式都依赖于电磁波的传播特性。
2.雷达：雷达是利用电磁波的反射原理来探测目标的一种技术。
它通过发射电磁波并接收目标反射回来的信号来实现目标检测和跟踪。
3.医疗：电磁波在医疗领域有着广泛的应用，包括磁共振成像（MRI）、放射线治疗、超声波检查等。
这些技术都是利用电磁波与物质相互作用的原理实现的。
4.天文：电磁波在天文学中被广泛应用，包括利用射电望远镜观测宇宙背景辐射、利用可见光望远镜观测星体等。
电磁波的种类与性质知识点总结
电磁波的种类与性质知识点总结电磁波是一种在空间中传播的电磁场扰动，它在我们的日常生活、科学研究以及现代技术中都有着广泛的应用。
从无线电波到伽马射线，电磁波的种类繁多，每种都具有独特的性质和应用。
接下来，让我们详细了解一下电磁波的种类与性质。
一、电磁波的种类1、无线电波无线电波的波长较长，频率较低。
它广泛应用于通信领域，如广播、电视、手机信号等。
按照波长的不同，无线电波又可以分为长波、中波、短波和微波等。
长波的传播距离较远，但信号质量相对较差；微波则具有较高的频率和带宽，适用于高速数据传输。
2、红外线红外线的波长比可见光略长，它的主要特点是热效应。
我们日常生活中的红外线遥控器、红外线夜视仪等都是利用了红外线的这一性质。
此外，许多物体都会发射红外线，通过红外线传感器可以检测物体的温度和存在。
3、可见光可见光是我们能够直接看到的电磁波部分，其波长范围在 380 纳米到 760 纳米之间。
不同波长的可见光呈现出不同的颜色，如红光波长较长，紫光波长较短。
可见光在照明、摄影、视觉感知等方面起着关键作用。
4、紫外线紫外线的波长比可见光短，具有较高的能量。
适量的紫外线有助于人体合成维生素 D，但过量的紫外线会对皮肤和眼睛造成损伤。
在实际应用中，紫外线常用于杀菌消毒、荧光检测等领域。
5、 X 射线X 射线具有很强的穿透能力，可以用于医学诊断（如 X 光拍片）、材料检测等。
然而，由于其高能量和对生物体的潜在危害，使用时需要采取严格的防护措施。
6、伽马射线伽马射线是波长最短、能量最高的电磁波。
它通常由放射性物质衰变或核反应产生。
伽马射线在医学治疗（如癌症放疗）、工业探伤以及天文观测等方面有重要应用。
二、电磁波的性质1、波动性电磁波具有波动性，表现为它能够发生折射、反射、干涉和衍射等现象。
例如，当电磁波通过不同介质的界面时会发生折射；两列电磁波相遇时可能会发生干涉。
2、粒子性电磁波也具有粒子性，被称为光子。
光子的能量与电磁波的频率成正比，即 E ＝ hf，其中 E 是光子的能量，h 是普朗克常数，f 是电磁波的频率。
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S
任何磁场中，通过封闭曲面的磁通量总是为零。
⒊变化的电场和磁场的联系
L
H
•dl
I
Id
s
j
•dS
S
D t
•dS
13
普通物理教案
任何磁场中，磁场强度沿任意闭 合曲线的线积分等于通过以此闭合曲线为边界 的任意曲面的全电流。
⒋变化磁场和电场的联系
L
E • dl
dm
dt
S
B t
•dS
4
I dq S d
dt dt
普通物理教案
设极板上面电荷密度为σ，则此时D = σ
I S d S dD
dt dt
S(dD/dt)在充电时与电场方向一致，放电时与 电场方向相反，但无论充放电时都与电流方向 一致。Maxwll提出：变化的电场也可以看作是 一种电流—位移电流：
5
dD jd dt
普通物理教案
第十五章 电磁场与电磁波
当参考系变换时，电场与磁场之间可以相互转 化，这反映电场、磁场是同一物质——电磁场的两 个方面．法拉第电磁感应定律涉及到变化的磁场能 激发电场，麦克斯韦在研究了安培环路定理运用于 随时间变化的电路电流间的矛盾之后，提出了变化 的电场激发磁场的概念，从而进一步揭示了电场和 磁场的内在联系及依存关系，麦克斯韦把特殊条件 下总结出来的电磁现象的实验规律归纳成体系完整 的普遍的电磁场理论——麦克斯韦方程组。本章将 介绍此理论及由此预言的电磁波的基本特性。
Maxwell电磁场理论的主要内容：⑴除静止电荷 激发无旋电场外，变化的磁场将激发涡旋电场； ⑵变化的电场和传导电流一样将激发涡旋磁场。
一、Maxwell方程组
Maxwell方程组的积分形式： ⒈电场的性质
D • d S dV
S
v
12
普通物理教案
在任何电场中，通过任何封闭曲面 的电位移通量等于闭合面内自由电荷的总量。 ⒉磁场的性质
普通物理教案
在充电电路中，可引进全电流的概念：
I全 I Id
可以证明全电流在任何情况下总是连续的。
证：将高斯定理推广到一般情况：
D • d S q
d dt
D
•
d
S
dD dt
•
d
S
dq dt
7
将上式代入电荷守恒定律，得
普通物理教案
j
•
dS
dq dt
dD dt
•dS
（流出闭合曲面的电荷量，等于闭合面内电荷量的减少。）
1
麦克斯韦 （Maxwell,James Clerk）
1831-1879 天文学、数学和物理学 家 主要成就：将统计学 的方法引入气体分子运 动论、发展了光的电磁 波理论，将磁学、电学 、光学的所有现象统一 起来，并预言了电磁波 的存在。
普通物理教案
2
§15-1 位移电流
普通物理教案
一、位移电流 全电流 在非稳恒电流时，环路定理是否成立? 讨论电路中平行板电容器的充电过程。如图S1、 S2组成闭合曲面，对此二曲面分别作环路积分：
旋度： rotA
普通物理教案
A ( i x
y
j
z
k) ( Ax i
Ay
j
Az k )
i jk
x y z Ax Ay Az
Maxwell微分方程组：
•D
•B 0
16
普通物理教案
H j D t
E B t
在应用Maxwell方程解决实际问题时，常与表
征介质特性的量ε、μ、γ发生联系，因此常用
⒊传导电流与位移电流的异同点：①在激发磁 场方面相同；②形成机理不同。
10
位移电流所激发的磁场与变化电 场组成右手螺旋关系：
在电介质中：D=0E+P，位
移电流密度为：
jD
D t
0
E t
P t
普通物理教案
D/ t
Hd
纯位移电流 不产生热量
与极化电荷运动有 关，要产生热量但 非焦耳热
11
§15-2 电磁场 Maxwell方程组 普通物理教案
(
j
dD dt
)
•
d
S
0
此式证明全电流是连续的。
非稳恒情况下的安培环路定理称全电流环路定律：
L
H
•dl
I
dD
dt
I
S
D t
•dS
8
普通物理教案
在充电回路中，S2面内应用全电流定律：
H
•dl
Id
dD
dt
L
而； dD dq I
dt dt
在S1面内应用全电流定律：
H •dl I
L
以上两式相等，解决了前述矛盾。
9
三、位移电流的性质
普通物理教案
⒈法拉第电磁感应定律说明变化的磁场激发涡旋 电场，而位移电流指变化的电场也能激发涡旋磁 场，两者相互联系，形成统一的电磁场。
⒉电位移的变化引起的位移电流可在导体、真空 、介质中存在，但在导体中以传导电流为主，在 介质中以位移电流为主，而在高频电流的场合， 两者均不能忽视。
3
对曲面S1： H • dl I L
普通物理教案
对曲面S2：
H •dl 0
L
以上两式表明，环路定理只适用于稳恒电流，而
在不稳定条件下，环路定理不适用。引起原因是 传导电流不连续。在电容器充（放）电时，I在极 板上被截断，但电荷量q及面密度σ随时间变化， 期间的电位移D及电位移通量φD=SD也随时间而改 变。设电容器极板面积为S，电荷面密度σ，则充 放电时：
⒋变化磁场和电场的联系
L
E • dl
dm
dt
S
B t
•dS
介质方程： D E B H j E
18
例题1：
普通物理教案
如图（a）所示，用二面积为S0的大圆盘组成一间距为 d 的平行板电容器，用两根长导线垂直地接在二圆盘的中 心。今用可调电源使此电容器以恒定的电流 I0充电，试求： （l）此电容器中的位移电流密度； （2）如图（b）所示，电容器中P点的磁感应强度；
到介质方程：
D E B H j E
注： Maxwell方程在高速领域中仍然适用， 但在微观领域中不完全适用，为此发展了量 子电动力学。
17
⒈电场的性质 D • dS dV
S
v
普通物理教案
⒉磁场的性质 B • d S 0 S
⒊变化的电场和磁场的联系
L
H
•dl
I
Id
s
j•dS
S
D t
•dS
Id
dd
dt
S
dD dt
普通物理教案
电场中某点的位移电流密度等于该点电位移的时 间变化率。通过电场中某截面的位移电流等于通 过该截面的电位移通量对时间的变化率。
电位移通量的一般表达：d SD • d S
若曲面S不随时间变化，位移电流可表达为：
d
D
Id dt
D•dS
S
S
t
•dS
6
二、全电流 全电流安培环路定理
任何电场中，电场强度沿任意闭合曲线的线积 分等于通过此曲线所包围面积的磁通量的时间 变化率的负值。
14
Maxwell方程组的微分形式：
普通物理教案
哈密顿算符：
i j k x y z
散度：div A
•A( i x
y
j
z
k
)•(Ax Nhomakorabeai
Ay
j
Az k )
Ax Ay Az x y z
15