、平面电磁波总结
电磁场与电磁波知识点总结 知乎
电磁场与电磁波知识点总结知乎
电磁场和电磁波是物理学中的重要基础知识，涉及到电学、磁学、波动光学等多个领域。
下面是对电磁场和电磁波的一些重要知识点总结：
1. 电场和磁场：电场是指空间中由电荷引起的电力作用，磁场是指空间中由电流引起的磁力作用。
电场和磁场都是矢量场，可以用矢量图形表示。
2. 麦克斯韦方程组：麦克斯韦方程组是描述电磁场行为的基本方程，包括四个方程：高斯定理、高斯磁定理、法拉第电磁感应定律和安培环路定理。
3. 电磁波：电磁波是由电场和磁场相互作用引起的一种波动现象，包括无线电波、可见光、紫外线、X射线等。
电磁波具有波长、频率等特征，可以用波动方程表示。
4. 偏振：偏振是指电磁波中电场矢量的振动方向。
根据电场矢量的振动方向，电磁波可以分为线偏振、圆偏振和不偏振等。
5. 折射和反射：当电磁波从一种介质传播到另一种介质时，会发生折射现象，即波的传播方向改变。
同时，当电磁波遇到介质的边界时，会发生反射现象，即波发生反向传播。
折射和反射现象可以用斯涅尔定律和菲涅尔公式计算。
6. 衍射和干涉：电磁波在经过小孔或射缝等障碍物时，会发生衍射现象，即波扩散后形成干涉条纹。
同时，当两束电磁波相遇时，会发生干涉现象，即波的振幅会增强或减弱。
衍射和干涉现象可以用
菲涅尔衍射和双缝干涉等理论进行描述。
以上是电磁场和电磁波的一些重要知识点总结。
熟练掌握这些知识，对于理解电学、磁学、波动光学等学科都具有重要意义。
电磁波的特性与传播规律总结
电磁波的特性与传播规律总结
电磁波是由变化的电场和磁场相互作用产生的波动现象。
它具
有很多特性，并且遵循一定的传播规律。
1. 频率和波长：电磁波的频率和波长之间存在反比关系。
频率
越高，波长越短，反之亦然。
常见的电磁波包括无线电波、微波、
红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线，它们的频率和波长不同。
2. 速度：电磁波在真空中的速度为光速，约为3×10^8米/秒。
在介质中传播时，其速度会受到介质折射率的影响。
3. 反射和折射：电磁波在遇到界面时会发生反射和折射现象。
反射是指电磁波从界面上的一种介质返回原来的介质。
折射是指电
磁波从一种介质传播到另一种介质时的方向改变。
4. 散射和吸收：当电磁波遇到介质时，会发生散射和吸收现象。
散射是指电磁波在介质中受到微粒或界面的散射而改变方向。
吸收
是指电磁波能量被介质吸收而转化为其他形式的能量。
5. 干涉和衍射：电磁波也会发生干涉和衍射现象。
干涉是指两个或多个电磁波相互叠加时形成的特定干涉图样。
衍射是指电磁波绕过物体或通过小孔时发生的弯曲现象。
总而言之，电磁波具有频率和波长、速度、反射和折射、散射和吸收、干涉和衍射等特性，并且遵循相应的传播规律。
深入了解这些特性和规律，有助于我们更好地理解和应用电磁波。
电磁波的传播与吸收知识点总结
电磁波的传播与吸收知识点总结电磁波是由电场和磁场相互作用而产生的一种辐射能量，其传播与吸收具有一定的特点和规律。
本文将对电磁波的传播与吸收相关知识点进行总结，并深入探讨其机制与应用。
一、电磁波的传播方式电磁波的传播方式分为三种：地面传播、大气传播和空间传播。
1. 地面传播地面传播是指电磁波在地面上传播的方式，主要通过地面的反射和绕射来实现。
反射是指当电磁波遇到物体表面时，部分能量被物体表面反射回去；绕射是指当电磁波遇到物体边缘时，会绕过物体障碍物的边缘而传播。
2. 大气传播大气传播是指电磁波在地球大气层中传播的方式，主要通过大气层的吸收和散射来实现。
大气层对不同波长的电磁波有不同的吸收特性，例如电离层对较短波长的电磁波具有强烈吸收能力，而较长波长的电磁波相对较容易穿透。
3. 空间传播空间传播是指电磁波在真空中传播的方式，由于真空中没有物体存在，所以电磁波可以自由传播。
在空间传播中，电磁波保持其波动特性，传播速度为光速。
二、电磁波的吸收机制电磁波在传播过程中会被物体吸收，吸收的机制主要包括反射、散射和吸收。
1. 反射当电磁波遇到物体边界时，部分能量会被物体表面反射回去，反射的能量与入射能量有关系。
反射率越高，物体对电磁波的吸收越小。
2. 散射散射是指电磁波遇到物体表面或物体内部的不均匀介质时，会发生方向改变。
散射会使电磁波重新分布，一部分能量被吸收，一部分被散射出去。
3. 吸收吸收是指电磁波被物体吸收转化为其他形式能量的过程，被吸收的能量会转化为热能、化学能等。
物体的吸收能力与其材料特性有关，不同的物体对电磁波的吸收程度有所差异。
三、电磁波传播与吸收的应用电磁波的传播与吸收机制广泛应用于通信、无线电、雷达、遥感等领域。
1. 通信电磁波的传播性质是无线通信的基础，通过电磁波的传播，可以实现无线电话、无线网络、卫星通信等。
不同频段的电磁波具有不同的传播特性，可以根据需求选择合适的频段进行通信。
2. 无线电无线电是利用电磁波传播信息的技术，通过调制和解调的方式将信息转化为电磁波，并利用电磁波的传播特性进行无线通信。
电磁场与电磁波知识点总结
电磁场与电磁波知识点总结电磁场知识点总结篇一电磁场知识点总结电磁场与电磁波在高考物理中属于非主干知识点，多以选择题的形式出现，题目难度较低，属于必得分题目，重点考察考生对基本概念的理解和掌握情况。
下面为大家简单总结一下高中阶段需要大家掌握的电磁场与电磁波相关知识点。
电磁场知识点总结一、电磁场麦克斯韦的电磁场理论：变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场。
理解：* 均匀变化的电场产生恒定磁场，非均匀变化的电场产生变化的磁场，振荡电场产生同频率振荡磁场* 均匀变化的磁场产生恒定电场，非均匀变化的磁场产生变化的电场，振荡磁场产生同频率振荡电场* 电与磁是一个统一的整体，统称为电磁场（麦克斯韦最杰出的贡献在于将物理学中电与磁两个相对独立的部分，有机的统一为一个整体，并成功预言了电磁波的存在）二、电磁波1、概念：电磁场由近及远的传播就形成了电磁波。
（赫兹用实验证实了电磁波的存在，并测出电磁波的波速）2、性质：* 电磁波的传播不需要介质，在真空中也可以传播* 电磁波是横波* 电磁波在真空中的传播速度为光速* 电磁波的波长=波速*周期3、电磁振荡LC振荡电路：由电感线圈与电容组成，在振荡过程中，q、I、E、B 均随时间周期性变化振荡周期：T = 2πsqrt[LC]4、电磁波的发射* 条件：足够高的振荡频率；电磁场必须分散到尽可能大的'空间* 调制：把要传送的低频信号加到高频电磁波上，使高频电磁波随信号而改变。
调制分两类：调幅与调频# 调幅：使高频电磁波的振幅随低频信号的改变而改变# 调频：使高频电磁波的频率随低频信号的改变而改变（电磁波发射时为什么需要调制？通常情况下我们需要传输的信号为低频信号，如声音，但低频信号没有足够高的频率，不利于电磁波发射，所以才将低频信号耦合到高频信号中去，便于电磁波发射，所以高频信号又称为“载波”）5、电磁波的接收* 电谐振：当接收电路的固有频率跟收到的电磁波频率相同时，接受电路中振荡电流最强（类似机械振动中的“共振”）。
良导体中的的平面波
良导体中的的平面波
良导体中的平面波是一种特殊的电磁波，在导体中传播。
当电
磁波穿过导体时，它会与导体中的自由电子相互作用，导致电磁波
的衰减。
在良导体中，电磁波的传播受到导体电导率的影响，电导
率越高，电磁波的衰减越严重。
在电磁波传播中，平面波是一种特定的波动形式，它的波前是
平坦的，波峰和波谷是平行的。
在良导体中，平面波的传播受到导
体的影响，导体中的自由电子会对电磁波产生阻尼效应，使得平面
波在传播过程中衰减。
这种衰减会导致电磁波的能量逐渐转化为热能，最终被导体吸收。
良导体中的平面波还受到导体内部结构的影响，比如晶格结构、缺陷等因素都会对平面波的传播产生影响。
此外，频率、波长等也
会影响平面波在良导体中的传播特性。
总的来说，良导体中的平面波受到多种因素的影响，包括导体
的电导率、内部结构以及电磁波的频率和波长等。
这些因素共同作用，决定了平面波在良导体中的传播特性和衰减程度。
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。
电磁场与电磁波公式总结
电磁场与电磁波复习第一部分 知识点归纳 第一章 矢量分析１、三种常用的坐标系 (1)直角坐标系微分线元: 面积元: ,体积元: (2)柱坐标系长度元:,面积元,体积元: (3)球坐标系长度元:,面积元:,体积元:2、三种坐标系的坐标变量之间的关系 (1)直角坐标系与柱坐标系的关系 (2)直角坐标系与球坐标系的关系 (３)柱坐标系与球坐标系的关系 ３、梯度(１)直角坐标系中: (２)柱坐标系中: (3)球坐标系中: 4。
散度(1)直角坐标系中: (２)柱坐标系中: (３)球坐标系中:5、高斯散度定理:,意义为:任意矢量场的散度在场中任意体积内的体积分等于矢量场在限定该体积的闭合面上的通量、６,旋度（1） 直角坐标系中: （2） 柱坐标系中: （3） 球坐标系中:两个重要性质:①矢量场旋度的散度恒为零,②标量场梯度的旋度恒为零,7、斯托克斯公式:第二章 静电场和恒定电场１、静电场是由空间静止电荷产生的一种发散场、描述静电场的基本变量是电场强度、电位移矢量和电位。
电场强度与电位的关系为:。
2、电场分布有点电荷分布、体电荷分布、面电荷分布和线电荷分布。
其电场强度和电位的计算公式如下: (1)点电荷分布C R q R q R R q E Nk kkNk k kNk k k k +=∇-==∑∑∑===→→10113041,)1(4141πεϕπεπε (2)体电荷分布(３)面电荷分布 （4） 线电荷分布３、介质中和真空中静电场的基本方程分别为 ⎪⎩⎪⎨⎧−−−→−=⋅∇=⋅→→→⎰）面内的总极化电荷之和面内的总源电荷和为介质中的高斯定理（（微分形式）积分形式表示意义S S q r D q S d D S )()(,ρ场，也是保守场。
说明静电场是一种发散安培环路定理（微分形式）积分形式表示意义,0)(,0⎪⎩⎪⎨⎧−−−→−=⨯∇=⋅→→→⎰E l d E C⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧−−−→−=⋅∇=⋅→=→→∑⎰真空中的高斯定理为体电荷密度）（微分形式，积分形式表示意义ρερε010).(1E q S d E n i i S 在线性、各向同性介质中,本构方程为: 4、电介质的极化(1)极化介质体积内的极化体电荷密度为:、 (2)介质表面的极化面电荷密度为: ５、在均匀介质中,６、介质分界面上的边界条件(1)分界面上的边界条件 (为分界面上的自由电荷面密度),当分界面上没有 自由电荷时,则有:,它给出了的法向分量在 介质分界面两侧的关系:(Ｉ) 假如介质分界面上无自由电荷,(II)假如介质分界面上分布电荷密度,的法向分量从介质1量,这个增量等于分界面上的面电荷密度。
电磁波的传播知识点总结
电磁波的传播知识点总结电磁波是电场和磁场在空间中传播的一种波动现象。
它广泛应用于通信、雷达、微波炉等领域。
本文将对电磁波的传播进行知识点总结。
一、电磁波的基本特性电磁波由电场和磁场交替变化而形成，具有以下基本特性：1. 频率与波长：电磁波的频率和波长是两个重要参数，它们之间存在反比关系。
频率高，波长短，能量较大，如紫外线和伽马射线；频率低，波长长，能量较小，如无线电波和长波。
2. 速度：电磁波在真空中的传播速度恒定，为光速，约为3.0×10^8米/秒。
它不受波长和频率的影响。
3. 方向性：电磁波的传播具有方向性，遵循直线传播原则。
当遇到介质边界时，会发生折射、反射和透射现象。
4. 极化特性：电磁波在传播过程中会发生极化现象，即电场方向或磁场方向始终保持一致。
常见的极化方式有水平极化、垂直极化和圆极化。
二、电磁波的分类电磁波按频率从低到高可分为以下几类：1. 无线电波：频率范围从几十千赫兹到几百千赫兹，用于无线电通信、广播和雷达等领域。
2. 微波：频率范围从几百兆赫兹到几百千赫兹，用于雷达、卫星通信和微波炉等领域。
3. 红外线：频率范围从几百千赫兹到几百兆赫兹，用于红外摄像、红外测温和红外遥控等领域。
4. 可见光：频率范围从几百兆赫兹到几百千赫兹，对人眼可见。
根据波长的不同，可分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七个颜色。
5. 紫外线：频率范围从几百千赫兹到几百兆赫兹，对人眼不可见。
它具有杀菌、紫外光固化等特性。
6. X射线：频率范围从几百兆赫兹到几百兆赫兹，具有较强的穿透力，广泛应用于医学影像学、材料检测等领域。
7. 伽马射线：频率范围从几百兆赫兹到几千兆赫兹，具有极强的穿透力，广泛应用于放射治疗、核物理实验等领域。
三、电磁波的传播与应用电磁波的传播与应用涵盖了广泛的领域：1. 无线通信：电磁波在无线通信中起到关键作用，包括手机通信、卫星通信、无线局域网等。
不同频段的电磁波用于不同场景，如2G、3G、4G网络的通信频段。
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4) 相速v ——等相位面沿传播方向前进的速度
dx d t v ( ) dt dt 1
c
r r
5) 相位系数 ——
电磁波前进单位长度时相位的改变
v
由于正弦波在一个周期内前进一个波长距离，相位改 变2，因此 = 2 /
2019/2/3 第七章均匀平面波 13
波动方程复数形式改写为
2E y x 2 k 2E y
2H 2 z k Hz 2 x
在无限大导电媒质中，没有反射波的情况下， 其通解为
( x) E e kx E e x e jx E y y y
Z0
0 0
4 10 7 120 377 9 10 / 36
50 50 8 H cos(6 10 x) cos(6 108 x) e z Z0 377
3）坡因亭矢量
穿过园环的功率
50 50 1250 ~ * S av Re[ E H ] ex ex 377 2 377 2
2019/2/3
第七章均匀平面波
14
例7-1：已知自由空间中 8 E 50cos(6 10 t x) e y 求：1）f、、v、 和传播方向；2）磁场强度H； 3）垂直穿过x0处R=2.5m的水平圆环的平均功率。
解：1）电磁波沿+x方向传播，是均匀平面波
v 3 108 1 (m) 8 f 3 10
( j ) H 0 ( j ) 2 H z z
z
定义 k 2 (j ) 2 j 称为传播常数 j ( ) j j j 衰减常数 相位系数
其中 称为等效介电常数 j
2019/2/3 第七章均匀平面波 20
2E 2E E 2H 2H H 0 0 2 2 2 2 t t x t x t
E
z H
2019/2/3
S
x
E ( x,t ) Ey e y
2 Ey 2 Ey E y
H ( x ,t ) H z e z
2H z 2H z H z 0 0 t x 2 t 2 t x 2 t 2
H H H 2 0 t t
2 2
2019/2/3
第七章均匀平面波
5
由麦克斯韦方程组可以证明：
Ex 0
Hx 0
也就是说，均匀平面波E和H只有与传播方向垂直 的分量，称为横向电磁波（TEM波）
E( x,t ) Ey e y Ez ez
H ( x,t ) H y e y H z ez
y E
等相面 H
z
x
一般来说，电磁波的E和H可能有三个坐标分量
E( x, y , z ,t ) Ex e x E y e y Ez e z
H ( x, y , z ,t ) H x e x H y e y H z e z
y E z H
4
S
x
2019/2/3
第七章均匀平面波
假设均匀平面波向X轴方向传播，等相面与yoz 平面平行，则E和H与y和z坐标无关，即
Байду номын сангаас
wm E 6) 能量密度 w we
2 y
H
2 z
7) 坡印亭矢量 S ( x,t ) E ( x , t ) e H y y z ( x,t )e z
2 Hz ex
H z 2 e x w v e x w v
2 Ey x
2
2 Ey t
2
E y t
0
2H z 2H z H z 2 0 2 t x t
7
2019/2/3
第七章均匀平面波
小结： E z
y
S x
E( x, y , z ,t ) Ex e x E y e y Ez e z
瞬时值形式
E y ( x, t ) 2E y cos(t x E )
H z ( x, t ) 2H z cos(t x H )
可见，E和H是时间和空间的周期函数
2019/2/3 第七章均匀平面波 10
7-2-2 理想介质中平面波的传输特性
H z E y E y ( x, t ) 2E cos(t x E ) 代入 t x
( x) H e kx H e kx H z z z
无限大均匀媒质中,没有反射波
( x) E e kx E e jx E y y y
( x) H e kx H e jx H z z z
E 0 y
E 0 z
H 0 y
H 0 z
三维波动方程
2 E E 2 E 2 0 t t
简化为
一维波动方程
2E 2E E 0 2 2 t x t 2H 2H H 0 2 2 t x t
解：1）因为相位系数=17.3，空气中v=3108m/s，
得
v 17.3 3 108 f 826 106 Hz 2 2 2 2 2 0.363 m 17.3
第七章均匀平面波 17
2019/2/3
2）由于给定的电磁波的传播方向为y轴正方向， 磁场为x轴正方向，则电场为z轴正方向。根据波 阻抗Z0很容易求得电场强度（有效值相量）
Z H e (377 50 106 )e E 0 z
j(17.3 y
3
)
(18.85 10 )e
3
j(17.3
ez
3
)
ez
3）坡印亭矢量的平均值，即复功率密度为
~ H * ] 18.85 103 50 106 e S av Re[ E y
7-1-2等相面与等幅面 平面电磁波——等相位面是平面的辐射电磁波。
r 球面波 r 观察点很远， 范围很小，可 看为平面波。
等相位面——电磁波的E或H相位角相同的点构成的面。
z
2019/2/3
第七章均匀平面波
3
7-1-3均匀平面电磁波
平面电磁波的等相面上， 各点的电场幅值E和磁场 幅值H均为常量——均匀 平面波。
y E z S H x
2019/2/3
第七章均匀平面波
6
对于沿x方向传播的横向平面波，如果把坐标系 设定为y轴与电场E平行，z轴与磁场H平行，则 电场只有Ey分量，磁场仅有Hz分量，
E ( x,t ) Ey e y
H ( x ,t ) H z e z
y E z H S x
均匀平面波的波动方程进一步简化为
相应的复数形式为
d 2E y dx2 0 ( j ) 2 E y
k j j 传播常数， 定义：
波动方程 改写为
2019/2/3
d 2E y dx2
k 2E y
第七章均匀平面波
d 2H 2 z k Hz 2 dx
9
通解为
( x) E e kx E e kx E y y y
x 6 108 8 f 3 10 (Hz) x0 R 2 2
z
y
v
1
0 0
3 108 (m/s)
E
0 0 6 108 4 107 109 / 36 2 6.28(m)
2019/2/3 第七章均匀平面波 15
2）利用波阻抗
第七章均匀平面波
8
7-2 理想介质中的均匀平面波
7-2-1 理想介质中的波动方程及其解 在无源、理想介质中（=0，=0）波动方程为
2 Ey x
2
2 Ey t
2
0
2H z 2H z 0 2 2 x t d 2H 2 z 0 ( j ) H z dx2
2 Ey x
2
2 Ey t
2
E y t
0
2H z 2H z H z 0 2 2 t x t
2019/2/3 第七章均匀平面波 19
复数形式
2E y x 2 2H
x 2
( j )E 0 ( j ) 2 E y y
z
2019/2/3 第七章均匀平面波 11
传播特性： y
E
v x
z
H
1) E和H的波幅不衰减 2) E和H的幅值之比为波阻抗，用Z0表示（欧姆）
Z0 入射波 Hz
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Ey
Z 0 反射波 H
12
Ey
第七章均匀平面波
3）E和H同相位,
y
得
H z 1 E y 1 t x x
2E y cos(t x E )
2E y sin(t x E )
上式对时间积分，略去表示恒定分量的积分常数， 并将 代入，得
H ( x ,t ) 2E y cos(t x E )
第七章 平面电磁波
由麦克斯韦方程组导出电磁场的波动方程,讨论理 想介质和导电媒质中均匀平面波的传播规律和特性，研 究平面电磁波的正入射。
7-1 电磁场波动方程
7-2 理想介质中的均匀平面波 7-3 导电媒质中的均匀平面波
7-4 平面电磁波的正入射
2019/2/3
第七章均匀平面波
1
7-1 电磁场波动方程