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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电磁波的能流密度矢量电磁波的能流密度矢量的方向就是电磁波传播的方向。电磁波的能流密度的平均值就是波强由有6对于作加速运动的电荷3.作加速运动的电荷的总功率通过圆形条带的能流7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

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