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《麦克斯韦方程组和电磁辐射清华大学版大学物理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第21章 麦克斯韦方程组和电磁辐射主要内容麦克斯韦方程组加速电荷的电场加速电荷的磁场电磁波的能量同步辐射电磁波的动量A-B效应MaxwellequationsandElectromagneticradiation121.1麦克斯韦方程组电磁学的基本规律是真空中的电磁场规律ⅠⅡⅢⅣ2以上四个方程称为麦克斯韦方程组的积分形式,麦克斯韦方程组能完全描述电磁场的动力学过程方程Ⅰ是电场的高斯定律,它说明电场强度和电荷的联系.方程Ⅱ是磁通连续定理,它说明在自然界中没有磁单极子存在.方程Ⅲ是法拉第电磁感应定律,它说明变化的磁场和电场的联系.方程
2、Ⅳ是一般形式下的安培环路定理,它说明磁场和电流以及变化的电场的联系.3这一公式实际上是电场和磁场的定义洛仑兹力公式421.4电磁波的能量1.真空中电磁波单位体积的能量由得2.坡印亭矢量电磁波的能流密度5对整个球面积分,可得q随时间变化的关系为它随时间的变化关系为4.振荡电偶极子的辐射功率8时间平均值:按上图积分可得电荷的平均辐射总功率其的辐射功率振荡电偶极子9例21.1有一频率为Hz的脉冲强激光束,它携带总能量,持续时间是.此激光束的圆形截面半径为,求在这一激光束中的电场振幅和磁场振幅.解:此激光束的平均能流密度为1011例21.2如图表示一个
3、正在充电的平行板电容器,电容器板为圆形,半径为R,板间距离为b.忽略边缘效应,证明:(1)两板间电场的边缘处的坡印亭矢量的方向指向电容器内部;(2)单位时间内按坡印亭矢量计算,进入电容器内部的总能量等于电容器中的静电能的增加率.12解:(1)如图,充电时,电场的方向向下,对磁场有因无电流则得13即磁力线的方向和环路L的正方向一致.坡印亭矢量的方向指向电容器内部!(2)坡印亭矢量的大小单位时间内进入电容器内部的总能量14括号内即为板间的总静电能。因此,单位时间内进入电容器内部的总能量,的确等于电容器中的静电能增加率.1521.5同步辐射1.同步辐
4、射在电子回旋加速器中,电子作高速的圆周运动.由于它有向心加速度,就同时不断向外辐射电磁波.由这种方法产生的电磁波叫同步辐射.发射此种辐射的专用回旋加速器叫同步辐射光源.16合肥国家同步辐射光源实验室平面图172.同步辐射的功率电子作圆周运动时,若()，其辐射功率为电子作圆周运动时,若(),由于相对论效应,其辐射功率为其中18又因为所以2.同步辐射的特点(1)同步辐射光源的功率大(2)同步辐射的准直性好19(3)同步辐射具有较宽的连续频谱(4)同步辐射光具有高度的偏振性2021.5电磁波的动量1.电磁波的动量密度由于电磁波的动量的方向即传播速度C
5、的方向,所以因为所以212.对绝对黑面的辐射压强一束电磁波垂直射到一个“绝对”黑的表面上,在表面面积为,时间为内,所接收到的电磁动量由此可得对绝对黑面的辐射压强22例21.3射到地球上的太阳光的平均能流密度是,这一能流对地球的辐射压力是多大?(设太阳光完全被地球所吸收)将这一压力和太阳对地球的引力比较一下.解:地球正对太阳的横截面积为,而辐射压强为23太阳对地球的引力为辐射压力为24例:彗星运行到太阳附近时,组成它的微粒所受太阳的光压大于太阳引力,而形成很长的彗尾.(a)Mrkos彗星;(b)彗尾方向的变化北京工业大学大学物理课程组25
