電磁波科學成果-tft每日頭條

電磁波是現代科技的神經。從某種意義上說，一個國家的科技越發達，對電磁波的研究和利用越廣泛和深入。

電磁波有一個很大的家族和一個寬廣的波譜。從波長最長的無線電波到波長最短的伽馬射線依次有：無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、射線和射線。

電磁波的波長和頻率變化的範圍很大，其中最長的波長與最短波長的比可達倍。

電磁波科學成果（現代科技的神經）1

圖1 電磁波譜圖

電磁波是怎樣産生的？靜止的電荷隻能在其周圍産生靜電場，勻速運動的電荷（或穩定的電流）隻能在其周圍産生穩定的電場和磁場，但這些都不是電磁波。

隻有加速運動的電荷(或變化的電流）才能在其周圍産生連續變化和可以在空間傳播的電場和磁場（電磁擾動）,形成電磁波。

以最簡單的電磁波即簡諧電磁波（其電場和磁場都做簡諧變化的電磁波）為例，說一說電磁波的特性：

電磁波在空間傳播不需要介質，這一點與機械波不同；但是它可以在介質中傳播。

電磁波是橫波，其電場E和磁場B的方向總是垂直于電磁波的傳播方向；且電場E和磁場B也互相垂直。電磁波傳播的方向就是矢量積EB 的方向。

電磁波科學成果（現代科技的神經）2

圖2 電磁波是橫波

電磁波的電場和磁場具有相同的相變，即電場E和磁場B的幅值同時達到各自的極大值、零或極小值。

電磁波的電場和磁場的大小之比是确定的：EBC，這個比值就是光速。

光是一種電磁波，它在真空中傳播的速度 C；電磁波在真空中傳播的傳播速度都等于光速（分别是真空中的介電常數和磁導率）。

電磁波在介質中的傳播速度都小于其在真空中的速度：（分别是介質的介電常數和磁導率）。

和光具有波粒二象性一樣，電磁波也具有波粒二象性。與可見光相比，其波長越長(或頻率越低)，其波動性越明顯而粒子性越弱；反之其波長越短（或頻率越高），其波動性越弱而粒子性越強。

電磁波攜有能量，其能量用能流密度(坡印亭矢量)來衡量： SEB，坡印亭矢量的方向與電磁波的傳播方向相同。

電磁波的強度：。（式中是電場的振幅）

電磁波具有動量，其大小用動量密度來衡量：。

電磁波的輻射壓強：(當電磁波全部被吸收）；

(當電磁波全部被反射）。

如果電磁波沿軸傳播，其在y軸的電場 E(x,t)=j;其在z軸的磁場

B(x,t)=k。

式中分别是電場和磁場的振幅，分别是波數和角頻率，j和k分别是y軸和z軸上的單位矢量。

電磁波在真空中的波動方程：電磁波沿着直角坐标系的軸傳播，電場E和磁場B的振蕩方向分别平行于y軸和z軸

電場的波動方程：,

磁場的波動方程：。

電磁波科學成果（現代科技的神經）3