高中物理一轮复习电磁振荡和电磁波的知识点

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高中物理一轮复习电磁振荡和电磁波的知识点

　　电磁振荡和电磁波知识点

　　1.LC振荡电路T=2f=1/T{f:频率(Hz)，T:周期(s)，L:电感量(H)，C:电容量(F)｝

　　2.电磁波在真空中传播的速度c=3.00108m/s，=c/f{:电磁波的波长(m)，f:电磁波频率｝

　　注:

　　(1)在LC振荡过程中,电容器电量最大时，振荡电流为零;电容器电量为零时，振荡电流最大;

　　(2)麦克斯韦电磁场理论:变化的电(磁)场产生磁(电)场;

　　(3)其它相关内容：电磁场〔见第二册P215〕/电磁波〔见第二册P216〕/无线电波的发射与接收〔见第二册P219〕/电视雷达〔见第二册P220〕。

　　电磁振荡

　　1. 定义

　　电磁振荡是指在电磁场中，电荷或电流受到外界激励后，产生的周期性运动现象。这种周期性运动会产生频率一致的电磁波，是无线通信和雷达等技术的基础。

　　2. 基本原理

　　电磁振荡的基本原理是在电容器和电感器之间来回转移电荷，并在此过程中产生电场和磁场的震荡。

　　这种电场和磁场的震荡便是电磁波。

　　3. 数学描述

　　电磁振荡的数学描述可以用振荡电路的微分方程来表达。

　　在振荡电路中，电容器和电感器储存了能量，并在这两者之间来回流动，产生了振荡电流和振荡电压。

　　4. 特性

　　频率特性：电磁振荡的频率与电容器和电感器的参数相关，可以根据电容器和电感器的数学关系来计算振荡频率。

　　衰减特性：在振荡电路中，能量会由于电阻损耗而衰减，导致振荡波的幅度逐渐减小。这种衰减特性可以用指数函数来描述。

　　相位特性：电磁振荡的相位特性描述了振荡电压和振荡电流之间的相位差，在谐振的情况下相位差为零，在非谐振的情况下相位差会产生偏差。

　　5. 应用

　　电磁振荡在电子器件中应用广泛，例如用于振荡器、谐振器、滤波器等电路中。

　　在科学研究中，电磁振荡也有重要的应用，例如在太阳活动、地球磁场等方面的研究中。

　　电磁波

　　1. 定义

　　电磁波是由同相振荡且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的振荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场，具有波粒二象性。

　　2. 特性

　　电磁波的传播速度等于光速。

　　电磁波的传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，因此电磁波是横波。

　　电磁波的能量以一份一份的光子呈现，光子本质上来说就是波包，即以局域性能量呈现的波。

　　3. 分类

　　电磁波实际上分为电波和磁波，是二者的总称，但由于电场和磁场总是同时出现，同时消失，并相互转换，所以通常将二者合称为电磁波。

　　电磁波包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。

　　4. 应用

　　电磁波在无线通信、雷达、广播、电视、遥感等领域有广泛应用。

　　一定频率范围的电磁波可以被人眼所看见，称之为可见光，太阳光是电磁波的一种可见的辐射形态。

　　电磁振荡

　　1. 定义：电磁振荡是指电场和磁场交替变化、相互激发并以特定频率振动的现象。这种振动通常在导体回路中发生，特别是当电路中有电容器和电感器时，能够形成LC振荡电路。

　　2. LC振荡电路：由电感(L)和电容(C)组成的振荡电路。当电路中的能量在电场（储存在电容中）和磁场（储存在电感中）之间来回转换时，就会产生振荡。振荡的频率由电路的参数决定，即 (f = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}})，其中 (f) 是频率，(L) 是电感，(C) 是电容。

　　3. 能量转换：在振荡过程中，电场能和磁场能在最大值和最小值之间周期性变化，但总能量保持守恒。

　　电磁波

　　1. 产生：当电磁振荡在空间中传播开来，就形成了电磁波。麦克斯韦方程组预言了电磁波的存在，并由赫兹通过实验验证。

　　2. 特性：

　　波动性：电磁波具有波长、频率、振幅等特性，遵循波的传播规律，如反射、折射、干涉和衍射等。

　　粒子性（光子概念）：在量子力学中，电磁波也表现出粒子性，光子是电磁波的能量量子。

　　传播：电磁波可以在真空中传播，速度为光速 (c = 3.00 \times 10^8 , \text{m/s})，在介质中传播时速度会减小。

　　分类：按波长或频率的不同，电磁波可分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等。

　　理解电磁振荡和电磁波的原理对于深入学习电磁学理论以及其在通信、雷达、医学成像等现代技术应用中都是非常重要的。

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