电磁振荡与电磁波

电磁振荡

振荡电流

大小和方向都做周期性迅速变化的电流。在振荡电路里产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷量 $q$、电路中的电流 $i$、电容器里的电场强度 $E$、线圈里的磁感应强度 $B$，都在周期性地变化着，这种现象就是电磁振荡。

振荡电路

产生振荡电流的电路。由线圈 $L$ 和电容器 $C$ 组成的电路是最简单的振荡电路，称为 $LC$ 振荡电路。

电磁振荡的周期与频率

• 周期：电磁振荡完成一次周期性变化所需要的时间，即 $T=2pi sqrt{LC}$。
• 频率：电磁振荡完成周期性变化的次数与所用时间之比，即 $f=\frac{1}{2pi sqrt{LC}}$。

麦克斯韦电磁场理论

• 恒定的电场不产生磁场
• 恒定的磁场不产生电场
• 均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场
• 均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场
• 振荡电场产生同频率的振荡磁场
• 振荡磁场产生同频率的振荡电场

电磁波

变化的电场和磁场并不局限于空间某个区域，而是由近及远地向周围空间传播开去。电磁场这样由近及远地传播，就形成了电磁波。

• 电磁波是横波，电场方向、磁场方向与波的传播方向互相垂直
• 电磁波传播不需要介质，在真空中的传播速度最大为 $c=3.0 imes 10^8 m/s$
• 电磁波可以脱离“波源”独立存在
• 统一电磁波在不同介质中传播的频率不变，波速和波长会改变
• 不同频率的电磁波在同一介质中传播时波速与频率有关，频率越高，波速越小
• 电磁波具有波的共性，满足 $v=lambda f$。能发生反射、折射、干涉、衍射、偏振、多普勒效应等现象

电磁波的发射、传播与接收

发射

发射电路要有足够高的振荡频率，频率越高，发射电磁波的本领越大。振荡电路的电场和磁场必须分散到尽量大的空间（可以使用开放电路），才能有效地把能量辐射出去。

调制

在电磁波发射技术中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制。

• 调幅（AM）：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变化
• 调频（FM）：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变化

传播

• 天波：利用电离层的反射，主要用于中波、中短波与短波
• 地波：利用波在地面上传播时的衍射，用于长波
• 空间波（直线波）：利用波的直线传播，仅用于微波，需要中转站

电磁波谱

按电磁波的波长大小或频率高低的顺序把电磁波排列成谱。

电磁波的特性

	无线电波	红外线	可见光	紫外线	X射线	γ射线
主要作用	波动性强、易发生衍射	热作用	视觉作用	化学作用、荧光作用、杀菌	穿透作用
产生作用及机理	振荡电路中自由电子的周期性运动	原子外层电子受激发			原子内层电子受激发	原子核受激发
	振荡电路中产生	一切物体都能辐射	由七种色光组成	一切高温物体都能辐射	可利用伦琴射线管产生	放射性元素衰变时产生