3.4 平面简谐电磁波在线视频

接下来讲平面简谐电磁波

根据电磁场理论

变化的电场产生磁场

而变化的磁场再激发电场

将电场和磁场交互产生

在空间由近及远的传播就形成电磁波

最简单的电磁波是平面简谐电磁波

它是由简谐振动的电偶极子产生的

空间各处电场和磁场交替的产生

不断的变化

下面用函数来表达这样的平面简谐电磁波

（见公式）

E为空间某点的电场强度

E₀为电场强度的振幅

（见公式）为振动的圆频率

r指这一点到源的距离

u指传播的速度

磁场强度（见公式）

这个平面简谐电磁波有下面的特点

第一 在任意空间给定点上

E和H是同时存在而且同频率同相位

并且以相同的速度传播

第二 E和H相互垂直

并且都与传播方向垂直

E H U三者之间满足右手螺旋关系

E和H各自在自己的振动平面内振动

具有偏振性

第三 在空间任意点处

√εE=√μH

第四 电磁波的传播速度

与介质的电容率和磁导率有关

在真空中C=√1/ε0μ0

约等于3乘以10的8次方米每秒

而在介质当中则写成u=√1/εμ

这里εμ分别是这种介质的电容率和磁导率

电磁波的能量用坡印廷矢量S来表示

它表示在垂直于传播方向的

单位面积 单位时间内通过的能量

它的大小是等于E叉乘H

但是在一般的情况之下

它可以用相对的光强I

等于二分之一E₀平方来表示

即可以用它的振幅E₀平方来表示

通常E₀是被称为光矢量

这是一张穿越地球大气的电磁波谱图

从无线电波到伽马射线

对应的波长值

从以建筑物的高度相近到原子核的大小

大家注意一下

蝴蝶的大小与微波的波长相近

针尖的大小则对应红外线的波长

原生动物比如像寄生虫

它的大小则对应我们可见光的波长

下方这一排表示对应的频率值

最下方是高温辐射体

辐射出相应电磁波时对应的温度

我们会在最后一章介绍

下面我们来认识一下可见光

狭义的来讲是指的

为人的眼睛所感觉到的电磁波就是可见光

有时候也把紫外线和红外线归在光这一类

可见光的频率范围

在3.95乘以10的14次方到7.7

乘以10的14次方赫兹之间

在真空中对应的波长λ

则是0.39微米到0.76微米之间

通常也用纳米表示

即390纳米到760纳米之间

这些不同的波长

对应我们人眼感觉的颜色

大致是这样一幅关系

其中波长在630到760纳米之间

我们通常称之为红色

而在600到630纳米之间为橙色

570到600纳米之间为黄色

500到570纳米之间为绿色

450到500纳米之间为青色

而430到450纳米则是蓝色

最短的400到430纳米是紫色

当然这个颜色只是一般的划分

也许不同的人有不同的颜色感觉

那么人眼是怎么感觉不同的颜色的呢

在人的视网膜上

感受颜色的主要是视锥细胞

视锥细胞有三种

视锥色素分别为红 绿 蓝

符号表示为L M和S及对应的长long

middle中和short短

这个波长的意思

一定波长范围内的光

会对三种不同的视锥细胞

产生不同强度的刺激

比如说S锥细胞它的感光范围

从400到600纳米之间

而感光最强的峰值波长对应则是

420到440纳米之间

M锥细胞它的感光范围是450到630纳米之间

峰值波长则在534到550纳米之间

L锥细胞感光范围从500纳米到700纳米之间

峰值波长则在564到580纳米之间

比如某一个颜色550纳米的黄绿光

分别对L和M色锥细胞

都会产生同等强度的反应

而对S色锥细胞几乎没有刺激

在中枢神经系统

引起介于红绿色之间的黄绿色感觉

这也是一般人眼感觉最舒适的色彩