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1、第十章 光的电磁理论基础 光的本质 光的电磁理论的建立（19世纪中叶） 麦克斯韦（Maxwell） 赫兹（Hertz） 光在电磁波中的位置The electromagnetic spectrumlong Wave length380nmviolet-blue780nmdeep-redGamma RaysX- RaysUltra violetVMicro -wavesRadio -wavesInfra -redshort第一节 光的电磁性质一、麦克斯韦方程组 （Maxwells equation ）1、静电场和稳恒电流磁场的基本规律电场强度（E）：电场中某点在数量和方向上等于单位 正电荷在该点所
2、受的电场力。单位N/c或V/m。电感强度（D）：辅助物理量,DE +P 。单位c/m2 。磁感强度（B）：单位T，1T=1Ns/cm。速度为1m/s电 量为1c的电荷受到的磁力为1N时的磁感应强度。磁场强度（H）：辅助物理量，HB/ -M 。单位 A/m。高斯定理：安培定则：磁场强度：电场强度B: 磁感强度D: 电感强度HE静电场和稳恒电流磁场的基本规律2、麦克斯韦方程组的积分形式后两个公式反映了磁场和电场之间的相互作用。3、麦克斯韦方程组的微分形式微分形式：（101）（102）（103）（104）揭示了电流、电场、磁 场相互激励的性质二、物质方程（描述物质在场作用下特性的方程）三、电磁场的波
3、动性（波动方程）点积为零，叉积与时间偏导成 正比(10-13)(10-14)四、平面电磁波及其性质（一）波动方程的平面波解1、方程求解：设光波沿z轴正向传播这是行波的表示式，表 示源点的振动经过一定 的时间推迟才传播到场 点。取正向传播：2、解的意义：（二）波动方程的平面简谐波解 (Simple Harmonic Wave)位相是时间和 空间坐标的函 数，表示平面 波在不同时刻 空间各点的振 动状态。波动公式：（1025）（1026）上式是一个具有单一频率、在时间和空间上 无限延伸的波。说明2点：沿空间任一方向k传播的平面波复振幅：只关心光波在 空间的分布。（三）平面电磁波的性质1、横波特性：
4、电矢量和磁矢量的方向均垂直波的传播方向。2、E、B、k互成右手螺旋系。3、E和B同相五、球面波和柱面波1、球面波：任意时刻波振面为球面 的光波公式公式的意义2、柱面波（具有无限长圆柱波面的波，一般由线光源产生）公式公式的意义本课内容回顾1、麦克斯韦方程组2、物质方程3、波动方程4、电磁波的平面波解（平面波、简谐波解的形式和意义，物理量的关系，电磁波的性 质）5、球面波和柱面波（定义、方程表达式）Concept1. Amplitude, A, is the height of the wave above the axis of propagation.The energy of the lig
5、ht is proportional to the square of the amplitude. 2. Wavelength, , is the distance between consecutive equivalent points on the wave. 3. Frequency, , is the number of oscillations per second.Concept4. Period, T, is the time it takes a point on the wave to make complete oscillation. Period and frequ
6、ency are reciprocal to one another.5. The velocity of propagation, v, of a wave is the product of wavelength and frequency;Homework1. A particle is in simple harmonic motion with a period of 3s and an amplitude of 6 cm. One-half second after the particle has passed through its equilibrium position,
7、what is:1) Its displacement?2) Its velocity?3) Its acceleration? P303 1&3下一节MaxwellJames Clerk Maxwell (1831-1879). Scottish mathematician and physicist. At age 15, he presented a paper before the Royal Society, at 16, became interested in optics when he had the chance of visiting Nicol, who gave hi
8、m a pair of polarizing prisms. In 1864, he read a paper before the Royal Society, published a year later: “A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field”. He says that “Light itself is an electromagnetic disturbance in the form of waves propagated through the electromagnetic field according to ele
9、ctromagnetic laws.”HertzHeinrich Rudolf Hertz (1874-1937), German physicist, in 1887, found the waves predicted by Maxwell 22 years ago.Measurements of the Speed of lightSimple Harmonic WaveIf the wave follows a sine function or a cosine function, and the waveform therefore is either sinusoidal or cosinusoidal, it is called a simple harmonic wave.
