视频字幕
电磁波是电场和磁场在空间中相互垂直、同步振荡并传播的现象。电磁波具有横波性质,电场和磁场相互垂直,以光速传播,能够携带能量和信息。图中蓝色曲线表示电场,红色曲线表示磁场,它们在空间中呈正弦波形分布。
麦克斯韦方程组由四个基本方程组成。高斯定律描述电场散度与电荷密度的关系,高斯磁定律表明磁场无散度。法拉第定律揭示变化的磁场会产生电场,安培定律说明变化的电场会产生磁场。正是这种电场和磁场的相互激发,形成了电磁波的传播机制。
振荡电荷是电磁波产生的基本机制。当电荷做加速运动时,会在周围空间产生时变的电场和磁场。根据麦克斯韦方程组,变化的电场产生磁场,变化的磁场又产生电场,这种相互激发形成了自维持的电磁波传播。图中显示了振荡偶极子周围的电磁场分布和向外传播的电磁波。
电磁波的传播遵循波动方程,在真空中以光速传播。电磁波具有横波特性,电场E、磁场B和传播方向k相互垂直,满足右手定则关系。电磁波携带能量,能量密度与电场和磁场的平方成正比。电磁波还具有偏振特性,这在光学和通信技术中有重要应用。
电磁波谱是一个连续的频率范围,从低频的无线电波到高频的伽马射线。不同频段的电磁波具有不同的特性和应用。无线电波用于通信和广播,微波用于雷达和加热,可见光是我们能看到的部分,X射线用于医学诊断,伽马射线具有极强的穿透能力。这些电磁波技术已经深入到现代生活的各个方面。