电磁波的知识点

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什么是电磁波？

电磁波也称为 EM 波。电磁辐射由电场与磁场接触时产生的电磁波组成。也可以说，电磁波是由振荡的电场和磁场组成的。电磁波是麦克斯韦方程组的解，麦克斯韦方程组是电动力学的基本方程。

电磁波是如何形成的？

通常，电场是由带电粒子产生的。该电场对其他带电粒子施加力。正电荷沿电场方向加速，负电荷沿与电场方向相反的方向加速。

磁场是由移动的带电粒子产生的。这个磁场对其他运动的粒子施加了一个力。这些电荷上的力总是垂直于它们的速度方向，因此只会改变速度的方向，而不是速度。

因此，电磁场是由加速的带电粒子产生的。电磁波只不过是以光速 c 在自由空间中传播的电场和磁场。加速带电粒子是指带电粒子围绕平衡位置振荡。如果带电粒子的振荡频率为 f，则它会产生频率为 f 的电磁波。该波的波长 λ 由 λ = c/f 给出。电磁波通过空间传递能量。

电磁波的图形表示

电磁波由正弦曲线图表示。它由相互垂直且也垂直于波传播方向的时变电场和磁场组成。电磁波本质上是横向的。波浪的最高点称为波峰，而最低点称为波谷。在真空中，波以 3 00000000 m/s 的恒定速度传播。

电磁波的数学表示

沿 x 方向传播的平面电磁波具有以下形式

在电磁波中，E 是电场矢量，B 是磁场矢量。

麦克斯韦给出了电磁辐射的基本概念，而赫兹通过实验证实了电磁波的存在。

电磁波的传播方向由电场和磁场的矢量叉积给出。它被给出为：

电磁波方程

• 电磁波方程描述了电磁波在真空中或通过介质的传播。
• 电磁波方程是二阶偏微分方程。
• 它是波动方程的 3D 形式。
• 方程的齐次形式写为，
  

其中，

电磁波的强度

自由空间中电磁波的速度

电磁波的极化

电磁频谱

电磁波的应用

以下是电磁波的一些应用：

• 电磁辐射可以在真空中或根本不使用任何介质传输能量。
• 电磁波在通信技术中发挥着重要作用。
• 电磁波用于雷达。
• 紫外线用于检测伪造的钞票。真正的钞票在紫外线下不会变成荧光。
• 红外辐射用于夜视，并用于安全摄像头。
  

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圆极化的示意图很形象，可以帮助理解。