带电粒子产生的电场电磁波的产生。该电场对其他带电粒子施加力。正电荷在场的方向上加速,而负电荷在与场的方向相反的方向上加速。移动带电粒子产生的磁场。该磁场对其他移动电荷施加力。这些电荷上的力总是垂直于它们的速度方向,因此只改变速度的方向,而不是速度。一个加速带电粒子 产生的电磁(EM)波。电磁波是以光速c在空的空间中传播的电场和磁场。围绕平衡位置振荡的带电粒子是加速带电粒子。如果其振荡频率为f,则它产生频率为f的电磁波。该波的波长λ由λ= c / f给出。电磁波通过空间传输能量。该能量可以被传递到距离源很远的带电粒子。加速充电会产生不断变化的电场和磁场。变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场。 感应电场和磁场之间的这种相互作用导致传播的电磁波。电磁波可以通过自由空间传播。 假设位于原点附近的电荷q正在加速。因此它产生电磁辐射。在一些位置ř在空间和在一些时间t,由加速的电荷所产生的电磁波的电场由下式给出ë 拉德([R,T)= - [1 /(4πε 0)] * [Q /(C 2 r')] * 一个perp(t - r'/ c)。
让我们分析一下这个表达电磁波的产生。电场与电荷q成比例。加速电荷越大,电场越大。它随着距离r'的倒数而减小,距离r'是加速电荷和观察场的位置之间的距离。但这不是观察场时的距离,而是在产生辐射场时在某个较早时间的距离,称为延迟时间。所有电磁波以光速c = 3 * 10 8 m / s 行进。它们需要时间间隔Δt=Δr/ c来行进距离Δr。电场也与电荷的加速度成比例。加速度越大,场地越大。在上面的表达式 E中弧度([R,t)是正比于一PERP,加速度的垂直于视线之间的线路组件ř 和电荷的延迟位置。E rad(r,t)的方向垂直于该视线,其大小与垂直于该视线的加速度的分量成比例。
右图说明了这一点电磁波的产生。电场沿加速方向的视线为零,沿垂直于加速度方向的视线最大,并且总是垂直于视线。
的幅度一PERP是*SINθ,因此辐射场的大小是ë 拉德([R,T)= - [1 /(4πε 0)] * [Q /(C 2 R)] *SINθ*一(t - r / c)电磁波的产生。这里θ是视线与加速度方向之间的角度。
电磁波的磁场垂直于电场,并且具有幅度B rad = E rad / c电磁波的产生。对于电磁波,E和B总是彼此垂直并垂直于传播方向。传播方向是E × B的方向 。
辐射场E rad减小为1 / r,而静态库仑场减小为1 / r 2电磁波的产生。静电场随着距离的减小比辐射场快得多,因此辐射场将在大距离处占主导地位以加速电荷分布。此外,辐射场通常通过加速电子产生,而静电场由所有电荷(正核和负电子)产生并相互抵消。
远离电磁波的来源,我们经常将EM波视为平面波电磁波的产生。沿x方向传播的正弦平面EM波的形式为E(x,t)= E max sin(kx - ωt+φ), B(x,t)= B max sin(kx - ωt+φ) 。
如果对于沿x方向行进的波, E指向y方向,则B指向z方向电磁波的产生。 电磁波是横波。 波矢量k指向传播方向,其幅度k =2π/λ,其中λ是波的波长。波的频率f是f =ω/2π,ω是角频率。任何正弦波的速度都是其波长和频率的乘积。v =λf。自由空间中任何电磁波的速度是光速 c = 3 * 10 8 m / s。只要λf= c,自由空间中的电磁波可以具有任何波长λ或频率f。可见光是波长λ在约400nm和750nm之间的任何电磁波。
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