由(9)式和(10)式可得电场和磁场都与波源无关,而是电场和磁场相互作用的结果,仅依靠电场和磁场随时间变化而相互激发,携带着能量以光速传播。表明矢量和相互正交。按照相同的正弦规律变化,有相同的频率,相同的相位,以同一传播速度同时达到一定比值的振幅。在任何时刻,、和传播方向三个矢量关系如图2:
图2
矢量与相伴随而同处于z=常量的平面上,并且互相垂直,正交成为沿z轴方向传播的平面电磁。
3.2 沿固定轴传播的平面电磁波的传播特性的进一步研究
在正弦稳态下,在均匀、各向同性理想媒质的无源区域中,电场场量满足亥姆霍兹方
,即:
+ (11)
当电场矢量沿x方向,波沿z方向传播时,及平面波沿固定轴传播时,(11)式可以化简为: 解得
(12) 可见电场分量既是时间的周期函数,又是空间坐标的周期函数的角频率随时间按余弦规律变化,当z为常数时
由此可以推导出频率 (13)
(14)
当t为常数时,随空间坐标z按余弦规律变化如图3: 取t=0,=0,故有
(15)
波长由k确定,有
(16)
图3
k表示波传播单位距离的相位变化,称其相位常
当为常数时,可以求出相位为常数的平面移动速度,称为相速:
= (17) 由于和k都是正数,故
,波沿+z轴方向传播。
4、结论
由以上研究可以知道电场和磁场都与波源无关,而是电场和磁场相互作用的结果,仅依靠电场和磁场随时间变化而相互激发,携带着能量以光速传播。矢量和相互正交。按照相同的正弦规律变化,有相同的频率,相同的相位,以同一传播速度同时达到一定比值的振幅。可以总结为以下几条结论: (1)
电场波和磁场波都是横波,所以电磁波也是一种横波。
(2)电和磁相互作用形成的电磁波的时间。空间周期函数为
(3)在任何时刻,、和传播方向三个矢量互相垂直,且符合右手螺旋定则。 (4)角频率和周期的关系:
。
(5)电磁波的传播频率。 (6)传播过程中电磁波的波长
(7)电磁波的传播速度为 =,仅与媒质参数有关。
参考文献
[1]汪昭仪. 平面电磁波传播的物理分析[J]. 黄山学院学报,2005年12月,第7期:24—26页. [2]杨显清、赵家升、王园. 《电磁场与电磁波》[M].国防工业出版社:2003年 53—59页. [3]王月清、华光. 《电磁场与电磁波导论》[M].电子工业出版社:2005年 154—158页.
[4]电子科技大学编写 电磁场与电磁波网上课件[EW].高等教育电子音像出版社 网络地址:
http://wenku.http://www.njliaohua.com//view/e2dfa2244b35eefdc8d3330a.html,2011年9月27日
[5]小影 等 电磁波[EW]. 网络地址:http://baike.http://www.njliaohua.com//view/1015.htm,2010年12月14日.
[6] SDACOME 等 波面[EW]. 网络地址:http://baike.http://www.njliaohua.com//view/702162.htm,2010年9月27日