电磁振荡与电磁波

田宇翔

摘要：电磁波是近代物理学上最伟大的发现之一，本文着重介绍了电磁振荡的特点，由于变化的电磁场的传播形成电磁波，电磁波的特点以及电磁波的应用。

关键词：电磁振荡 电磁波 电磁场

电磁振荡是指其工作的过程在电路里产生中的，线圈通过的电流、电容器极板上的核电荷数、电容器产生的电场强度、线圈的磁感应强度以及、电场能都发生周期性的变化，我们把此现象称作电磁振荡。电磁振荡会产生振荡电流，有电流的产生就会形成磁场，磁场又会反过来产生电流，以此变化。变化的磁场和电场两者形成了一个统一的能量场称为电磁场。电磁波就是由于周期性变化的电磁场传播而形成的。论文以电磁振荡的特性、电磁波的特点、电磁波的应用三方面为主要内容来进行探究。

一、电磁振荡的特点

电磁振荡产生大小和方向做周期性变化的振荡电流，我们把产生振荡电流的回路成为LC振荡回路。（如图所示）。电磁振荡过程主要包括以下几方面特点：

首先电磁振荡过程会出现两种现象：电容器的充放电和线圈的自感现象；同时伴随着两种能量：电场能和磁场能，电场能贮存于电容器内，由极板上电荷量多少决定。磁场能，贮存于线圈内，由电路中的电流强度决定。我们把振荡过程中的物理量分为两组，一组是电流强度、磁感强度和磁场能，它们同时增大，同时减小，同时最大，同时为零，一組是电荷量、电容器两极板间电压、电场强度、线圈的感应电动势和电场能，它们同时增大，同时减小，同时最大，同时为零。但是这两组物理量异步，即一组增大，另一组就减小，一组最大，另一组就为零。

电磁正当有两种过程：充电过程和放电过程，两过程循环交叠。充电过程：电容器上的电荷量在增加，回路中电流在减小，磁场能转化为电场能；充电完毕（放电开始）：电荷量最大，电场能达到最大，回路中电流i=0， 磁场能为零。充电时线圈相当于电源。放电过程：电容器上的电荷量在减少，回路中电流在增加，电场能在向磁场能转化。放电完毕（充电开始）：电荷量为零，电场能为零，回路中电流达到最大，磁场能达到最大。放电时，电容器相当于电源。

二、电磁波的特点

克斯韦首先根据变化的磁场产生电场第一个假想出会不会有电磁波的存在，几十年后赫兹用实验证明了这个结论。电磁波是由于电场和磁场相互激发而产生的。电磁波主要有以下三个等特点：

第一特点电磁波是一种横波。横波是场的方向和波的传播方向相垂直的波，电磁波就是场及其传出的方向相垂直。电磁波同振动波一样都有几个主要的参数波长、振幅、频率。振幅与频率、波长无关。电磁波的能量与振幅的二次方成正比，能量越大，振幅越大。电磁波根据波长的长短可以分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X-射线和伽马射线等等。虽然各种电磁波真实存在但是只有可见光是人眼能够看到的。

第二是电磁波的传播速度与光速一样均为3.0×108m/s，电磁波具有波粒二象性，电磁波的波长与光子能量成反比，电磁波波长越长，绕射能力越大，沿地面传播越远，例如我们的无限电波传送的范围就特别的广，常用于远距离通信。波长越短光子能量越大，其穿透力越强，如我们医学上用X-射线来诊断身体内部的疾病。

第三是电磁波的传播不需要介质，它可以在真空中传播，这也是电磁波不同于机械波的一个方面。波长相同的电磁波，在不同的介质中传播的速度不同，如同样是可见光在固体和气体中传播的速度就不一样。在同一介质中，波长不同，传播的速度也不相同。电磁波传播速度的大小还跟介质的均匀度有关，介质均匀，传播速度越快。不同波长穿越障碍物的能力也不同，波长越长的电磁波越容易绕过障碍物继续传播。再者电磁波的速度还和频率有关，这也是电磁波与机械波不同的地方。

三、电磁波的应用

由于电磁波的波长范围大且电磁波的特点，电磁博得应用非常广泛。如我们经常接触到的手机、电脑等无线电波通信；波长常的电磁波传播范围广，用作长距离通信，例如无线电波通信、红外线波主要用于用于电视电器遥控等。可见光是我们唯一用肉眼可以看到的电磁波，可以观察世间万物；波长比可见光短能量较高的紫外线用于医用消毒杀菌，验证假钞，测量距离等；X射线用于医疗影像，工程上的探伤等；伽玛射线用于治疗，使原子发生跃迁从而产生新的射线等。

四、结语

电磁波的发现具有划时代的意义，极大的推动了科技的发展。电磁波的发现在近代物理学上具有里程碑的作用。现在电磁波已经渗入到我们生活的方方面面，包括我们肉眼看到的一切事物都是由于地球的电磁场产生的电磁波，电磁波的有效利用给我们人类提供了便捷，但是我们亦应该给予重视日趋严重电磁辐射，减少其对人体的伤害。

参考文献：

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