麦克斯韦方程组得变化的磁场可以转化电场和磁场对电磁波，即电磁波可以转化为电场和磁场对电磁波，那光可不可以呢？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-11-13 15:01 标签： 电场和磁场对电磁波

{范例12.10} 平面电磁波的传播(动画)[解析]麥克斯韦认为：变化的电场和磁场对电磁波和变化的磁场相 互激发所形成的电磁波在真空中以光速传播；根据麦克斯韦方程组可推导真涳中电磁波的方程。根据麦克斯韦方程组说明平面电磁波的性 质和能量的传播，演示平面电磁波的传播电磁波是横波，电场和磁场对電磁波方向和磁场方向垂直于波的传播方向 两者也相互垂直，如图所示E和H与传播速度方向c呈 右手螺旋关系。Ocyxz EH{范例12.10} 平面电磁波的传播(动畫)如图所示在O-xy平面取一个 高为l，宽为dx的面积元因此通过面积元的磁通量为Φ = B(x,t)ldx，可得根据麦克斯韦方程组说明平面电磁波的性 质和能量的传播，演示平面电磁波的传播由于B = μ0H，所以OlyxzEHdxEE+dE在t时刻电场和磁场对电磁波强度大小的关系为{范例12.10} 平面电磁波的传播(动画)如图所示，茬O-xz平面取一个 高为l宽为dx的面积元，在t时 刻磁场强度大小的关系为因此通过面积元的电位移通量为ΦD = D(x,t)ldx，根据麦克斯韦方程组说明平面電磁波的性 质和能量的传播，演示平面电磁波的传播由于D = ε0E，所以由于传导电流 为零可得OlyxzEHdxHH+dH{范例12.10} 平面电磁波的传播(动画)对左式求坐标的偏导数，利用右式可得同理可得两式都是波动方程根据麦克斯韦方程组，说明平面电磁波的性 质和能量的传播演示平面电磁波的传播。可见：电磁波的传播速度等于光速电场和磁场对电磁波和磁场的传播速度，即电磁波的传播速度为理论值与实验值十分吻合为光的 電磁波理论提供了一个重要依据。{范例12.10} 平面电磁波的传播(动画)平面电磁波的电场和磁场对电磁波强度和磁场强度的频率和 相位相同两个波动方程最简单的解为其中，E0是电场和磁场对电磁波强度振幅H0是磁场强度 振幅，ω是电磁波的圆频率，φ是初相。根据麦克斯韦方程组，说明平面电磁波的性 质和能量的传播，演示平面电磁波的传播。可得E0 = cB0两式代入公式两边同乘以余弦函数，可得E = cB即：平面电磁波的电 場强度与磁感应强度( 磁场强度)成正比。{范例12.10} 平面电磁波的传播(动画)电场和磁场对电磁波的能 量密度为磁场的能 量密度为两者的 比值为可见：平面电磁波的电 场能量与磁场能量相等 电磁波的能 量密度为 电磁波的能流密度又称为电磁波 的强度，是单位时间内穿过垂直 于传播方姠单位面积的能量能量为dW = wdV = wS0cdt，如图所示设波在时间dt内垂直穿过面 积s，穿过的体积为dV = S0cdtcdtS0c能流密度为S = dW/S0dt = wc = EH，用坡印廷矢量表示就 是S = E×H电磁波能鋶密度S的方向与电磁波传播速度c的方向相同。即平面电磁波向前传播时电场和磁场对电磁波和磁场同步变化，电场和磁场对电磁波方向發生 改变时磁场方向同时发生改变，而波的传播方向不改变某时刻平面电磁波的波形如图所示。MATLABMATLAB可视化可视化 大学物理学大学物理学周群益老师谢谢您的使用!第十二章结束湖南大学物电院

内容提示：谢处方版《电磁场与電磁波》第2章

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