电子科技大学光学原理课件 第一章 光的电磁理论2015tos.pdf

光的电磁理论 电磁波谱 第二节 电磁场的场矢量 电场强度矢量E ，单位是每米伏特(v/m） 2 电位移矢量D ， 单位是每平方米库伦（C/m ） 磁感应强度矢量B ，单位是特斯拉（T） 磁场强度矢量H ，单位是每米安培（A/m ） E和B是电磁场的基本构成量， E和B是电磁场的基本构成量， D和H是描述电磁场与物质之间相互作用的辅助量。 D和H是描述电磁场与物质之间相互作用的辅助量。 静电场和稳恒磁场规律 关于静电场和稳恒磁场的基本规 律，可总结归纳成四条基本定理： 静电场的高斯定理，静电场的环路 定理，稳恒磁场的高斯定理，磁场 的安培环路定理。上述这些定理都 是孤立地给出了静电场和稳恒磁场 的规律，对变化电场和变化磁场并 不适用 。 • 由麦克斯韦的假设可知，变化的电场和变化 电磁场产生关系 的磁场彼此不是孤立的，它们永远密切地联系 在一 起，相互激发，组成一个统一的电磁场 的整体。这就是麦克斯韦电磁场理论的基本概 念。 • 在麦克斯韦电磁场理论中，自由电荷可激发电 场，变化磁场也可激发电场。又由于，稳恒电 流可激发磁场 ，变化电场也可激发磁场 。因 此，在一般情况下，电磁场的基本规律中，应 该既包含稳恒电、磁场的规律，也包含变化电 磁场的规律。 • 根据麦克斯韦提出的涡旋电场和位移电流的概念， 变化的磁场可以在空间激发变化的涡旋电场，而变 化的电场也可以在空间激发变化的涡旋磁场。因 此，电磁场可以在没有自由电荷和传导 电流的空间 单独存在。变化电磁场的规律是： 1.电场的高斯定理：在没有自由电荷的空间，由变 化磁场激发的涡旋电场的电场线是一系列的闭合曲 线。通过场中任何封闭曲面的电位移通量等于零。 2.电场的环路定理：涡旋电场是非保守场，满足安 培环路定理。 3.磁场的高斯定理：变化的电场产生的磁场和传导电 流产生的磁场相同，都是涡旋状的场，磁感线是闭合 线。因此，磁场的高斯定理仍适用。 4.由磁场的安培环路定理知变化的电场和它所激发的 磁场满足此环路定理。 在变化电磁场的上述规律中，电场和磁场成为不可分 割的一个整体。 将两种电、磁场的规律合并在一起， 就得到电磁场的基本规律，称之为麦克斯韦方程组。     D 0 式中： 0 是自由电荷密度    B   j E 0 是传导电流密度 t   D B 0 是位移电流密度 t    D H j 0  t 散度是“标量积” 一个矢量在某点的散度表征了该点“产生”或“吸收” 这种场的能力,若一个点的散度为零则该点不是场的起止点。 旋度是“矢量积” 一个矢量场在某点的旋度描述了场在该点周围的旋转情 况。 散度方程和旋度方程 矢量场的散度和高斯定理 在连续可微的矢量场A中，对于包含某一点(x,y,z)的 小体积△V，其闭合曲面为S，定义矢量场A通过