电磁波的图形问题
电磁波的波形图一般指的是某探测器探测到的电磁波电场随时间变化的图。
电磁波是电磁场相互转化而形成的,电场变化产生磁场,磁场变化又产生电场。如果你学过求导的话你就知道,一个正弦函数,求导为余弦,再求导又为正弦,如此反复求导下去,总是能求得对应的三角函数。电磁波中的电场和磁场正是如此。
如果想精确地画出电磁场的传播方式示意图,应该画一个立体图,假设电磁波向z方向传播,那么应该画出x-z平面上的电场分布图和y-z平面上的磁场分布图,例如我的插图
如果你看到的是一个简单的二维图,画着正弦波,或者高斯波包,证明它画的是电场分布图。为什么是电场而不是磁场呢?因为绝大部分电磁波探测器是通过探测到其中的电场而工作的,例如常见的接收天线。
问得是不错,要是你学到电动力学和电磁场与电磁波的课程就能理解了
你说的几处内容并不是很合理,我下面澄清些概念:
我在此简单说明些概念:
1)首先指出,对于电磁波的确是变化的电场和磁场的传播,但是电场强度和磁场强度并不一定是成正比的关系,在不同的介质当中电传强度和磁场强度之间的关系不同.这里的电场强度和磁场强度都是矢量,在向同性的均匀介质当中电场强度矢量的模是和磁场强度矢量的模是成正比的,这个比值定义为介质的阻抗(等于均匀介质的磁导率除以介电常数后开根号).另外在均匀介质中传播的平面电磁波的电场强度矢量和磁场强度矢量相位差为0并不是π/2.
这里还需指出,在其他介质(比如各向异性介质,双向异性介质,非线性介质等)当中的电磁波,电场强度矢量的模和磁场强度矢量的模之间的关系就很复杂了,并不是正比关系.
对于上面的内容,你只需在自由空间或是各向同性的均匀介质(无源)中求解一次麦克斯维方程组,就可以得到精确的平面波解析解,这样上面的关系就一目了然了.
这里我再说一下关于相位差的问题(针对于各向同性的均匀介质(无源空间)中的平面电磁波):
在无源空间中,电场的确是与变化的磁场有关的,但是这个关系并不是电场正比于变化的磁场!而是电场的旋度正比与变化的磁场(可以去查看麦克斯维方程组),所以最终计算出的结果电场和磁场之间相位差为零.
这样也就解释了你第三个问题:
对于各向同性的均匀介质(无源空间)中的平面电磁波:磁场强度最大时变化率为零,此时是电场的旋度为零,电场本身不为零!磁场强度为零时变化率最大,此时只是电场的旋度最大,电场本身不是最大!
2)第二个概念要说明的是:
电场是可以由变化的磁场产生的,但是除了变化的磁场以外,电荷本身也能产生电场(为有散无旋电场),变化的磁场产生的是有旋无散电场(中学课本上称为涡旋电场)
在麦克斯维方程中明确写出了:
电场的散度源是电荷
而电场的旋度源是变化的磁场
一定要明确的是:电磁波一定是由某种源产生的(提供能量).这个源往往是运动的电荷(比如各种天线就相当于一个振荡的偶极子向外辐射电磁波).
而你的所有问题都讨论的是"无源空间中的电磁波的传播问题".在这个问题中麦克斯维方程组中的电荷和电流源全为零,电场只和变化的磁场有关,但是必须注意,麦克斯维方程组中表示的是电场旋度和变化的磁场成正比,并不是电场本身和变化的磁场成正比.同时还说明了磁场的旋度也与变化的电场成正比,这是一个偶合的方程,,要通过求解方程才能得到结论.
电磁波是动态啊的,画出的图示静态的。图只能说是某一点(或一线或一面)在某一时间段的电磁波变化示意图,或是在某一时刻在某一区域内的电磁场分布示意图。
只要清楚是规定了时间还是规定了空间就能很好的理解图之意义。
像那种电波与磁波一环扣一环向空间辐射的示意图,就是固定在某一时刻某一区域的静态示意图。他表示在那个时刻电磁场的分布就是那样环环相扣的……
那应该是为了让你各各理解分开画了
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象山县18943297616: 某电磁波的波形如图所示.则该电磁波的波长是 ,频率是 &... - ?
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厨人宁降旨: 电场与磁场都是电荷产生的,其大小和方向都与距离电荷的远近有关,也都与电荷的大小有关,所不同的是,磁场还与电荷的运动速度有关.另外,电磁与磁场能够互相产生对方.从三维空间的观点看,两者的最大区别就是是否与速度有关....
象山县18943297616: 关于我对电场、磁场,电磁波的理解大家给点看法! - ?
厨人宁降旨: 爱因斯坦发表广义相对论的时候就有人考虑弯曲空间和电磁场的相互作用,在这里似乎黎曼几何是不够用的,于是H. Weyl发明了仿射联络几何,P. Finsler发明了以他名字命名的几何等等.这些抽象的空间依然不能达到我们的目标,即统一电磁场和引力场,所以到现在量子引力依然是个大问题.你有自己的想法,这是好的.但这么浅显的想象很多人都做的出来,而且他们比你掌握多得多的数学技术,他们都无法做出合理的理论.我想如果你真的希望能在这些基础问题上有所突破,努力打好基础是第一位的.不要相信什么爱因斯坦的追光想象了,牛顿的苹果是糊弄小孩子的故事.
象山县18943297616: 有关电磁波的能量问题电磁波不是电场和磁场同时到达最大值,那么在最低值的时候呢?是全部消失了呢?还是怎么解释呢?但是根据图像是同时到达最高... - ?
厨人宁降旨:[答案] 把你的图传上来看看,或者告诉我在哪里能看到那张图 电磁波中磁分量和电分量并不是同时达到最大值,其振幅大小可以看成一个为cos x另一个为sin x ,而能量是振幅的平方,因此磁分量和电分量的能量和始终为1,即不变