电磁波产生与性质简介

1864 年12 月8 日，麦克斯韦在英国皇家学会报告了他的论文“电磁场的动力学原理”，他从麦克斯韦方程组出发，导出了电磁场的波动方程，于是他预言了电场和磁场相互激发并以波的形式在空间传播，从而形成电磁波，并且得到电磁波的传播速度与当时已知的真空中的光速相等的结论，于是麦克斯韦预言：光是按照电磁定律经过场传播的电磁扰动，即光就是电磁波.他的预言完全凭借理论推断，当时并没有得到实验的支持.直到1887 年，俄国物理学家赫兹才从实验上证实了电磁波的存在.麦克斯韦把光现象与电磁现象联系起来，使人们对光的本质有了更加深入的认识.

自由空间传播的电磁波如图11.21 所示，它具有下列主要性质：

图11.21　真空中的电磁波

（2）电场E 和磁场B 的相位相同，它们的变化完全同步，同时变大同时变小，它们的大小符合关系式

（3）电磁场可以脱离场源（电荷与运动电荷）存在和传播，具有独立存在的物质性.(www.xing528.com)

（4）电磁波的传播伴随着能量的传递，电磁波的能量包含电场能量和磁场能量.因此电磁波的能量密度为

电磁波的能流密度又称为坡印廷矢量，用S 表示.它的方向沿着电磁波传播的方向，大小为

考虑到S 的方向，坡印廷矢量也可以表示为

自赫兹从实验上证实了电磁波的存在以后，人们进行了许多实验，不仅进一步证明了光是一种电磁波，光在真空中的传播速度c 就是电磁波在真空中的传播速度；而且发现了不同频率和波长的电磁波，如无线电波、红外光、可见光、紫外光、Χ 射线和γ 射线等，这些电磁波按频率或波长的顺序排列起来构成电磁波谱.真空中的波长λ 和频率ν 的关系为