短波电磁波的波段划分为

1600 kHz～1800 kHz:主要是些灯塔和导航信号，用来给鱼船和海上油井勘探的定位信号
1800 kHz～2000 kHz:160米的业余无线电波段，在秋冬季节的夜晚有最好的接收效果。
2000 kHz～2300 kHz:此波段用于海事通信，其中2182 kHz保留为紧急救难频率。
2300 kHz～2498 kHz:120米的广播波段。
2498 kHz～2850 kHz:此波段有很多海事电台。
2850 kHz～3150 kHz:主要是航空电台使用。
3150 kHz～3200 kHz:分配给固定台。
3200 kHz～3400 kHz:90米的广播波段，主要是一些热带地区的电台使用。
3400 kHz～3500 kHz:用于航空通信。
3500 kHz～4000 kHz:80米的业余无线电波段。
4000 kHz～4063 kHz:固定电台波段。
4063 kHz～4438 kHz:用于海事通信。
4438 kHz～4650 kHz:用于固定台和移动台的通信
4750 kHz～4995 kHz:60米的广播波段，主要由热带地区的一些电台使用。最好的接收时间是秋冬季节的傍晚和夜晚。
4995 kHz～5005 kHz:有国际性的标准时间频率发播台。可

电磁场与电磁波

教 案

: 课程: 电磁场与电磁波

第7章 非导电介质中的电磁波课时:6学时

武汉理工大学信息工程学院

教师：刘岚

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内容

电磁场与电磁波

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电磁场与电磁波

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电磁场与电磁波

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电磁场与电磁波

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电磁场与电磁波

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电磁场与电磁波

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电磁场与电磁波

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实验三 电磁波的极化一、实验目的 1、学习了解极化波的产生及其特点。 2、研究自制的电磁波感应器的极化特性，加深对电磁波极化特性的理解。 二、实验原理1、极化的定义: 指空间某固定位置处场矢量(电场、磁场)随时间变化的特性 2、极化类型: (1) 直线极化 合成波电场大小随时间变化，但矢端轨迹与x轴夹角不变。 若 E 的变化轨迹在 x 轴上 ( 0 ) ,称为 x 轴取 向的线极化波。 E E sin( t z )x xm

y

若 E 的变化轨迹在 y 轴上 ( 90 ) ,称为 y 轴取 向的线极化波。 E E sin( t z ) y ym

x直线极化的平面波

(2) 圆极化

电场强度矢量端点的轨迹是一个圆。

y

E电场矢量终端运动方向与电磁波传播方向满足右手螺旋关系 ——右旋圆极化波。 电场矢量终端运动方向与电磁波传播方向满足左手螺旋关系 ——左旋圆极化波。

x

圆极化的平面波

(3) 椭圆极化 电场强度矢量端点的轨迹是一个椭圆。

y

x椭圆极化与圆极化类同，分右旋极化和左旋极化。椭圆极化的平面波

三、实验内容移动感应器位置，观察在不同形式的接收天线情况下灯泡达到同 等亮度时与发射天线的距离，总结电磁波不同极化

电磁场电磁波复习重点

第一章 矢量分析

1、矢量的基本运算

标量：一个只用大小描述的物理量。 矢量：一个既有大小又有方向特性的物理量，常用黑体字母或带箭头的字母表示。 2、叉乘 点乘的物理意义 会计算

3、通量源 旋量源的特点

通量源：正 负 无

旋度源：是矢量，产生的矢量场具有涡旋性质，穿过一曲面的旋度源等于（或正

比于）沿此曲面边界的闭合回路的环量，在给定点上，这种源的（面）密度等于 （或正比于）矢量场在该点的旋度。 4、通量、环流的定义及其与场的关系

通量：在矢量场F中，任取一面积元矢量dS,矢量F与面元矢量dS的标量积F.dS定义为矢量F穿过面元矢量dS的通量。

如果曲面 S 是闭合的，则规定曲面的法向矢量由闭合曲面内指向外； 环流：矢量场F沿场中的一条闭合路径C的曲线积分 称为矢量场F沿闭合路径C的环流。

如果矢量场的任意闭合回路的环流恒为零，称该矢量场为无旋场，又称为保守场。如果矢量场对于任何闭合曲线的环流不为零，称该矢量场为有旋矢量场，能够激发有旋矢量场的源称为旋涡源。电流是磁场的旋涡源。 5、高斯定理、stokes定理 静电 静场 高斯定理：

从散度的定义出发，可以得到矢量场在空间任意闭合

电磁场电磁波复习重点

第一章 矢量分析

1、矢量的基本运算

标量：一个只用大小描述的物理量。 矢量：一个既有大小又有方向特性的物理量，常用黑体字母或带箭头的字母表示。 2、叉乘 点乘的物理意义 会计算

3、通量源 旋量源的特点

通量源：正 负 无

旋度源：是矢量，产生的矢量场具有涡旋性质，穿过一曲面的旋度源等于（或正

比于）沿此曲面边界的闭合回路的环量，在给定点上，这种源的（面）密度等于 （或正比于）矢量场在该点的旋度。 4、通量、环流的定义及其与场的关系

通量：在矢量场F中，任取一面积元矢量dS,矢量F与面元矢量dS的标量积F.dS定义为矢量F穿过面元矢量dS的通量。

如果曲面 S 是闭合的，则规定曲面的法向矢量由闭合曲面内指向外； 环流：矢量场F沿场中的一条闭合路径C的曲线积分 称为矢量场F沿闭合路径C的环流。

如果矢量场的任意闭合回路的环流恒为零，称该矢量场为无旋场，又称为保守场。如果矢量场对于任何闭合曲线的环流不为零，称该矢量场为有旋矢量场，能够激发有旋矢量场的源称为旋涡源。电流是磁场的旋涡源。 5、高斯定理、stokes定理 静电 静场 高斯定理：

从散度的定义出发，可以得到矢量场在空间任意闭合

一、无线电波1、无线电技术中使用的电磁波叫无线电波。

2、无线电波的波长从几毫米到几十千米不等。 根据波长(或频率)又可以把无线电 波分成长波、中波、中短波、短波和微波 等几个波段。

无线电波的波段分布(根据：波长/频率)

二、无线电波的发射1.要有效发射电磁波，振荡电路须具有如下特点： ⑴要有足够高的振荡频率。 ⑵振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空 间，这样才能有效地把能量辐射出去。

二、无线电波的发射2、发射无线电波的目的： 传递信息(信号). 3、调制 使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制。

进行调制的装置叫做调制器. 耍传递的电信号叫做调制信号.

调制分调幅和调频两种方式.

A、调幅： 使高频振荡电磁波的振幅随调制信号而改变叫做调幅. 调幅广播(AM)一般使用中波和短波波段。

B、调频： 使高频振荡电流的频率随调制信号而改变叫做调频。 调频广播(FM)和电视广播都采用调频的方法来调制， 通常使用微波中的甚高频(VHF)和超高频(UHF)波段。

三、无线电波的传播方式：

长波

短波

微波

微波

长波

长波: 波长较长，容易产生衍射现象。 长波在地面传播时能绕过障碍物 (大山、高大建筑物……)

短波

长波容易被电离层吸收； 短波容易被电离层反射；

微波容易穿过电离层

一、无线电波1、无线电技术中使用的电磁波叫无线电波。

2、无线电波的波长从几毫米到几十千米不等。 根据波长(或频率)又可以把无线电 波分成长波、中波、中短波、短波和微波 等几个波段。

无线电波的波段分布(根据：波长/频率)

二、无线电波的发射1.要有效发射电磁波，振荡电路须具有如下特点： ⑴要有足够高的振荡频率。 ⑵振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空 间，这样才能有效地把能量辐射出去。

二、无线电波的发射2、发射无线电波的目的： 传递信息(信号). 3、调制 使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制。

进行调制的装置叫做调制器. 耍传递的电信号叫做调制信号.

调制分调幅和调频两种方式.

A、调幅： 使高频振荡电磁波的振幅随调制信号而改变叫做调幅. 调幅广播(AM)一般使用中波和短波波段。

B、调频： 使高频振荡电流的频率随调制信号而改变叫做调频。 调频广播(FM)和电视广播都采用调频的方法来调制， 通常使用微波中的甚高频(VHF)和超高频(UHF)波段。

三、无线电波的传播方式：

长波

短波

微波

微波

长波

长波: 波长较长，容易产生衍射现象。 长波在地面传播时能绕过障碍物 (大山、高大建筑物……)

短波

长波容易被电离层吸收； 短波容易被电离层反射；

微波容易穿过电离层

3.1电磁波的发现

学习目标:

1．理解麦克斯韦的电磁场理论．

2．知道电磁波是如何形成的．

3．知道赫兹实验在物理学发展中的贡献．

4．掌握电磁波的传播速度．

重点: 掌握电磁波的传播速度理解麦克斯韦的电磁场理论

难点: 知道电磁波是如何形成的

自主预习:

[知识梳理]

一、麦克斯韦的电磁场理论

1．变化的磁场产生电场

(1)在变化的磁场中放一个闭合的电路，由于穿过电路的磁通量发生变化，电路里会产生感应电流．这个现象的实质是变化的磁场在空间产生了电场．

(2)即使在变化的磁场中没有闭合电路，也同样要在空间产生电场．

2．变化的电场产生磁场

变化的电场也相当于一种电流，也在空间产生磁场，即变化的电场在空间产生磁场．3．麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一．二、电磁波及赫兹的火花实验

1．电磁场

(1)如果在空间某区域有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场就在空间引起变化的磁场，这个变化的磁场又会引起新的变化的电场和磁场……于是，变化的电场和磁场交替产生，由近及远地传播，形成电磁波．

(2)特点

①电磁波可以在真空中传播．

②电磁波的传播速度等于光速．

③光在本质上是一种电磁波．

④光是以波动形式传播的一种电磁振动．

2．赫兹的火花实验

(1)赫兹首先捕捉到

第一章

矢量分析

重点和难点

关于矢量的定义、运算规则等内容可让读者自学。应着重讲解梯度、散度、旋度的物理概念和数学表示，以及格林定理和亥姆霍兹定理。至于正交曲面坐标系一节可以略去。

考虑到高年级同学已学过物理学，讲解梯度、散度和旋度时，应结合电学中的电位、积分形式的高斯定律以及积分形式的安培环路定律等内容，阐述梯度、散度和旋度的物理概念。详细的数学推演可以从简，仅给出直角坐标系中的表达式即可。讲解无散场和无旋场时，也应以电学中介绍的静电场和恒定磁场的基本特性为例。

至于格林定理，证明可免，仅给出公式即可，但应介绍格林定理的用途。 前已指出，该教材的特色之一是以亥姆霍兹定理为依据逐一介绍电磁场，因此该定理应着重介绍。但是由于证明过程较繁，还要涉及? 函数，如果学时有限可以略去。由于亥姆霍兹定理严格地定量描述了自由空间中矢量场与其散度和旋度之间的关系，因此应该着重说明散度和旋度是产生矢量场的源，而且也是惟一的两个源。所以，散度和旋度是研究矢量场的首要问题。

此外，还应强调自由空间可以存在无散场或无旋场，但是不可能存在既无散又无旋的矢量场。这种既无散又无旋的矢量场只能存在于局部的无源区中。

重要公式

直角坐标系中的矢量表示：A?Axex?

电磁波的能量

1． 以下关于红外线和紫外线描述正确的是（ ） A．车站安检口使用红外线对行李包进行检测

B．所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强 C．电视机的遥控利用的是紫外线 D．紫外线可使人民币上的荧光物质发光

2． 验钞机发出的“光”能使钞票上的荧光物质发光；家用电器的遥控器发出的“光”能用来控制电视机、空调器等家用电器．对于它们发出的“光”，下列说法中正确的是（ ）

A．验钞机发出的“光”是红外线，遥控器发出的“光，是紫外线 B．遥控器发出的“光”是由原子的外层电子受到激发后产生的

C．当遥控器发出的“光”通过玻璃棱镜发生折射时，它的偏折比验砂机发出的“光”大

D．遥控器发出的“光“在玻璃中的传播速度小于验钞机发出的“光”在玻璃中的传捆速度

3． 关于电磁波谱下列说法正确的是（ ）

A．伦琴射线是高速电子流射到固体原子的内层电子受到激发而产生的 B．γ射线是原子内层电子受激发而产生的 C．在电磁波谱最容易发生衍射的是γ射线 D．在同种介质中，紫外线比紫光传播速度大

4． 在没有任何其他光照的情况下，舞台追光灯发出的绿光照在穿白上衣、红裙子的演员身上，观众看到她（ ） A．全身呈绿色

B．上衣呈绿色，裙子不