電磁波是如何產生的?原理是什麼?

時間 2021-05-08 07:32:12

1樓:

隨便提幾個,供參考,如果錯誤或不全等,感謝指正及補充。

1,帶電粒子變速運動。比如加速器中常見的同步輻射,碰撞時的韌致輻射等。

2,原子中的電子從高能級躍遷至低能級。

3,熱輻射。相當廣泛,任何物體都有的。本質是熱運動的能量轉換為電磁波形式的能量。比如白熾燈,實際就是熱輻射。

4,質量虧損過程。比如核聚變、裂變等核反應過程中,「虧損」的靜止質量「轉化」為能量,其中的一部分以電磁波的形式釋放了出來。

5,化學反應過程。比如燃燒等,其原理在於化學鍵的破壞與產生,形成新的化學鍵時釋放能量,釋放的能量有一部分轉化為電磁波

2樓:

電磁波是「電場的空間變化資訊」的傳播。

乙個帶電粒子會形成乙個電場,這個場是覆蓋整個宇宙空間的;

一旦這個粒子(也就是場)的位置發生了變化,那麼在空間中任何一點的電場強度都會發生改變,而這個改變的資訊將會以光速傳播出去;

空間中的粒子非常之多,他們產生的場會相互疊加;而它們產生的場的變化資訊則會相互干涉,有的會加強而有的會相互抵消,如果有足夠的規律,則最後會留下乙個相位差異最小的路徑,這個路徑有著「波」的特性,我們就把這個波叫做電磁波。

你看到的一束光就是大量電場變化資訊疊加後的結果。

你的手掌包含了10^27個電場(質子+電子),你在空中揮一下手,這段時間和距離的變化資訊就會產生10^27個電磁波,但是它們雜亂無規律都相互抵消掉了,所以我們測不到手掌發出的電磁波。

3樓:民科心中的物理

看了幾個解釋,但感覺解釋得不是那麼的民科,很專業,沒點基礎的看不明白!我來白話的解釋一下,希望很多人一看就明白!

電場這個東西首先應該是平滑的,而且是球形的向四周發散,當然,靜止的和運動的電場形態是有區別的,如圖:

上面那個就是靜止的,下面這個就是運動的,對,你猜的沒錯,這就是運動狀態下的都卜勒效應,就如同你舉個火把向前跑,火苗總是向後面飄。只不過電場傳播太快,我們感覺不到!但我們任然可以看到,儘管有都卜勒效應,但電場仍然是平滑的,上面沒有波,所以並不是運動的電場就一定有電磁波的出現!

現在,點電荷突然來個加速運動(比如上下顫動,或加速向前等等,只要加速度a≠0就行),於是這個加速的變化過程就體現到電場上來,就變成了下面的形狀:

這就是靜止電荷突然顫動形成的電磁波,電力線發生了彎曲,不是平滑的,於是就是所謂的波;還有運動的情況,如下圖:

這是勻速直線運動的點電荷突然顫動了一下,於是在都卜勒效應的情況下產生了電磁波,電場仍然是不平滑,這就是電磁波產生的白話解釋!我們可以拿蜘蛛網來比喻,蜘蛛不動或勻速直線運動,蛛網是不會有波動現象的,頂多也就是乙個都卜勒現象(一邊繃緊,一邊放鬆),現在蜘蛛突然運動了,要麼是原地跳動,要麼是加速運動,這時候蜘蛛網就不穩定了,開始波動!

所以,總結起來,電磁波是運動變化(及強弱變化)引起的電場線的一中彎曲效應(或強弱變化),實際上就是運動的變化疊加到電場線中。而產生電磁波的必要條件是:下一刻電荷的運動會引起電場形態的變化!

答得不好,但好理解!

4樓:ba5rw

電磁波的產生可以用能量的觀點來科普,我想分為幾個部分來闡述。

電場是交換靜電荷作用力的物理場,磁場是交換運動電荷作用力的物理場,從能量的角度來看,電場和磁場是以電荷(帶電粒子)為表現形式的兩種能量存在形式,而場的建立在空間分布上需要時間。

一、電場的建立需要時間

為什麼電場的建立需要時間,而且恰好是光速?(以下雖然有民科的味道,但是應該可以科學驗證)個人感覺,之所以電磁波有光速是因為電荷的產生需要時間,而不是傳播需要時間,這就解決了以太問題。2023年,邁克耳孫(A.

A.Michelson)和莫雷(E.W.

Morley)的實驗早就用事實推翻了以太的假設,不知道為何上面還有人大談以太?

我們來看看電場是如何建立的?乙個中性的原子電荷是平衡的,對外不產生電的特性,但是如果剝奪電子就成為帶電原子即離子,於是產生了可以交換電荷作用力的靜電場。其實任何一種電場早就依靠實物而存在,只是因為平衡所以不能被感知。

雖然量子領域不可用巨集觀經驗來認知,但是為了讓大眾了解,不得不舉個例子:當我們把一團吸在一起的磁珠拿掉乙個而不會被吸回去的過程是需要時間和空間的,而且分離的瞬間是固定的速度,就是不管你如何小心,先前用力大小總有乙個突然的分離的速度,這個速度與你用力大小無關,是乙個常量!就如衛星要不落地必需達到宇宙第一速度(注意這只是模擬說明。

2023年8月6日更)。而原子領域發生的事情,電荷平衡被打破的時候使用的速度都一樣,正是這個原因造就了真空中的光速常量。也就是說電磁波並不是依靠介質傳播的,是依靠時間的流逝記錄電荷分離和結合的事件而產生的結果。

換個說法,就是發生過的事情只要需要時間就會在時間的維度上留下變化的痕跡。電場的建立是由於量子領域的物理變化或能量形式的轉化需要時間,我通常會說:宇宙有多大,任何一顆帶電的粒子就有多大,誇張的說我們的身高體寬其實跟宇宙一樣的尺寸……因為場的分布在數學上是無限空間的。

我看到的億萬光年前的星球就是乙個例子,其實星球就有億萬光年這個尺寸,只是你用透鏡匯聚了原點,就如Sunny被聚焦,但是其實Sunny是灑滿整個宇宙空間的。

因為時間關係,下回再聊電磁波的本質!

5樓:培根 霍格

真正的源是電荷(ρ)與運動的電荷(電流J)。電荷ρ產生靜電場,運動的電荷產生磁場,變化的磁場產生渦旋電場,渦旋電場感應出渦旋磁場,渦旋磁場再感應出渦旋電場,如此往復。

6樓:櫻花公主

電磁波是隨時刻改變的電磁場構成的,只需能夠發作改變的電磁場就能夠發作電磁波。平常見的「大鍋子」假如加激勵就能發作電磁波。即使是一根導線假如加上時變電流或電壓,也能發作電磁場。

你能夠認真看下法拉第電磁感應定律,假如找發作電磁波的裝置的話,微波爐電磁爐裡邊都有發作電磁場的裝置。電磁能的發作及使用原理在高頻電磁振盪的情況下,部分能量以輻射方法從空間傳達出去所構成的電波與磁波的總稱叫做「電磁波」。電磁波為橫波,其磁場、電場及其跋涉方向三者相互垂直,其速度等於光速(每秒3×1010厘公尺)。

電磁波經過不同介質時,會發作折射、反射、繞射、散射及吸收等等。

電磁波包含的規模十分廣泛。無線電廣播、手機、微波爐、電磁爐、紅外烤箱等都用到了波長不同的電磁波。依據波長不同,在空間傳達的電磁波可分為如下幾種:

無線電波:3000公尺~0.3公釐紅外線0.3公釐~0.75微公尺可見光0.7微公尺~0.4微公尺紫外線0.4微公尺~10毫微公尺

X射線10毫微公尺~0.1毫微公尺

γ射線0.1毫微公尺~0.001毫微公尺宇宙射線小於0.

001毫微公尺波自身帶有能量,任何方位之能量功率與振幅的平方成正比。因此,利用物質對電磁波的吸收原理,可完成電磁能——熱能之間的轉換。現在,電磁能的使用包含強功率使用和弱功率使用兩個方面。

弱功率使用是用於各種電量和非電量(包含長度、速度、濕度、溫度等)的丈量。強功率使用首要會集在微波加熱、電磁加熱、紅外加熱等幾個方面,如下表所示。

加熱方法能量發作加熱目標加熱原理特色微波加熱微波發作器非金屬物料中的極性分子微波吸收內部有選擇性加熱,僅加熱含有極性分子的物料(含水和脂肪)

電磁加熱迴路線圈金屬電磁感應僅加熱金屬紅外加熱紅外發熱管紅外光照射到的物體熱輻射、傳導、對流外表加熱,任何物體均會發熱

7樓:

電磁波只是一種模型

麥克斯韋方程組就是解釋電磁波這個模型的相應數學形式。所以如果拿方程組來解釋電磁波的產生,就好像拿力學公式解釋力學現象的原理。。。。。。並不能解釋什麼呢。

公式只是對模型的描述啊。。。。。。。。

微觀上,帶電粒子之間有作用力,而發射端電荷移動產生了力場的改變。接收端呢,電荷由於所在的立場變化,產生相應移動。

換到巨集觀上來,以electric dipole來說,電磁波就是:

1,發射天線的電流交替變化產生電力場的交替變化

2,接收端天線中的電子由於力場改變,產生了和力場同頻率的運動,也就是產生了電流。

這就是發射與接收的耦合了

可以想象成在水面上飄著兩個木頭,你震動其中一根,水面將會產生波紋。當接觸到第二根木頭時,接收波的木頭也會在水面上隨著波紋震動。

然而大家都知道,水波並不是一種真實的存在,只是水的運動傳遞了能量。

進行一下模擬,也許不是很嚴謹。電磁波的傳播也有類似於例子中水的東西,就是光子。光子是負責承載電磁力傳播的粒子。

光子是光速傳播,電磁力也是光速傳播,這就是為什麼電磁波是光速傳播的原因。

工科生的理科不夠深,量子場論什麼的,我看到名字都沒有慾望了呢。。。。來個物理學方面的才能講得更好吧。

但是啊,這些理論在工程上是幾乎不會用到的。就好像木匠不需要會量子力學,而會量子力學也不會讓你成為傑出的木匠。工程科學就是靠模型,實驗,結果分析,建立新模型來前進的。

通過對微觀例子的分析來設計天線或者傳輸線太不切實際。

分割線打錯了就這樣了吧

二極體,單嚮導通就是模型,而描述二極體的模型多了去了。但是學二極體的時候,老師匆匆的敘述真的講出了原理麼,但是大家並不會太在意。非相關專業的學生,即使一輩子不知道微觀的那些玩意,只要有精確的模型來描述手上的二極體,就能很好的運用了。

電磁波呢,大家完全覺得是物理學。物理物理,講得是道理,所以對它的原理才會深究。實際是,電磁波是另乙個二極體,麥克斯韋方程描述的就是那個足夠精確的模型(工程上來說啊)。

所以呢,有時候不問為什麼其實挺對的,你需要知道的時候,導師自然會讓你去修這方面的內容,在此之前,知道也沒用阿,摔。。。。。。

8樓:

樓上幾位已經提到過從Maxwell方程推出的波動方程,就不贅述了,那個是可以描述電磁波的傳播特性。順帶糾正樓上乙個錯誤,電磁波在導體介質,或者說是電導率非零的介質中傳播的時候,有可能不滿足橫波條件,有可能會出現複數波矢,電場和磁場方向不是簡單的正交關係,還可能出現傳播方向和衰減方向不一致的情況,電場和磁場也不一定同相。在受限制的空間區域比如波導管中也不一定滿足橫波條件。

產生電磁波是諧振電流(因為任意乙個電流密度的變化都可以用傅利葉展開變成諧振的形式),或者速度變化的帶點粒子產生的,因為這兩者產生的推遲勢隨時間變化,帶到Maxwell方程裡面可以解出傳播的輻射場部分。具體公式還是自己搜一下李納-維謝爾勢和推遲勢吧。工程上產生電磁波可能是振盪電路接上滿足一定長度要求的天線(比如半波天線)來輻射電磁波的,我不是做工程,所以了解的不是太多。

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