電磁振蕩與電磁波（選修二第四章，筆記總結(jié)）
（1）電場振蕩的產(chǎn)生及能量變化
振蕩電流：大小和方向都做周期性迅速變化的電流．
振蕩電路：能產(chǎn)生振蕩電流的電路．最簡單的振蕩電路為LC振蕩電路．
【LC振蕩電路的放電、充電過程】
電容器放電：由于線圈的自感作用，放電電流不會立刻達到最大值，而是由零逐漸增大，同時電容器極板上的電荷逐漸減少。放電完畢時，極板上的電荷量為零，放電電流達到最大值。該過程電容器的電場能全部轉(zhuǎn)化為線圈的磁場能。
電容器充電：電容器放電完畢時，由于線圈的自感作用，電流并不會立刻減小為零，而要保持原來的方向繼續(xù)流動，并逐漸減小，電容器開始反向充電，極板上的電荷逐漸增多，電流減小到零時，充電結(jié)束，極板上的電荷最多。該過程中線圈的磁場能又全部轉(zhuǎn)化為電容器的電場能。
電磁振蕩的實質(zhì)：在電磁振蕩過程中，電路中的電流i、電容器極板上的電荷量q、電容器里的電場強度E、線圈里的磁感應強度B，都在周期性地變化著，電場能和磁場能也隨著做周期性的轉(zhuǎn)化。
各物理量隨時間的變化圖像如下：振蕩過程中電流i、極板上的電荷量q、電場能和磁場能
之間的對應關系。
相關量與電路狀態(tài)的對應情況
q、電場強度E、電場能是同步變化的，即
。
與振蕩線圈有關的物理量：振蕩電流i、磁感應強度B、磁場能也是同步變化的，即
。
在LC振蕩過程中，電容器上的三個物理量增大時，線圈中的三個物理量
減小，且它們的變化是同步的，也即
。
（2）電磁振蕩的周期和頻率
電磁振蕩的周期T：電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時間。
電磁振蕩的頻率f：周期的倒數(shù)，數(shù)值等于單位時間內(nèi)完成的周期性變化的次數(shù)。
如果振蕩電路沒有能量損失，也不受其他外界條件影響，這時的周期和頻率分別叫作振蕩電路的固有周期和固有頻率。
LC電路的周期和頻率公式：。其中，周期T、頻率f、電感L、電容C的單位分別是秒(s)、赫茲(Hz)、亨利(H)、法拉(F)。
LC電路的周期、頻率都由電路本身的特性(L和C的值)決定，與電容器極板上電荷量的多少、板間電壓的高低、是否接入電路中等因素無關，所以稱為LC電路的固有周期和固有頻率。
使用周期公式時，一定要注意單位，T、L、C、f的單位分別是秒(s)、亨利(H)、法拉(F)、赫茲(Hz)。
電感器和電容器在LC振蕩電路中既是能量的轉(zhuǎn)換器，又決定著這種轉(zhuǎn)換的快慢，電感L或電容C越大，能量轉(zhuǎn)換時間也越長，故周期也越長。
電路中的電流i、線圈中的磁感應強度B、電容器極板間的電場強度E的變化周期就是LC電路的振蕩周期，在一個周期內(nèi)上述各量方向改變兩次；電容器極板上所帶的電荷量，其變化周期也是振蕩周期
，極板上電荷的電性在一個周期內(nèi)改變兩次；電場能、磁場能也在做周期性變化，但是它們的變化周期是振蕩周期的一半，即
。
2.電磁場與電磁波
（1）電磁場
【變化的磁場產(chǎn)生電場】
實驗基礎：如下圖所示，在變化的磁場中放一個閉合電路，電路里就會產(chǎn)生感應電流。
實質(zhì)：變化的磁場產(chǎn)生了電場。
【變化的電場產(chǎn)生磁場】
麥克斯韋假設，既然變化的磁場能產(chǎn)生電場，那么變化的電場也會在空間產(chǎn)生磁場。
【麥克斯韋電磁場理論的理解】
變化的磁場產(chǎn)生電場：①均勻變化的磁場產(chǎn)生恒定的電場；②非均勻變化的磁場產(chǎn)生變化的電場；③周期性變化的磁場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的電場。
變化的電場產(chǎn)生磁場：①均勻變化的電場產(chǎn)生恒定的磁場；②非均勻變化的電場產(chǎn)生變化的磁場；③周期性變化的電場產(chǎn)生同頻率的周期性變化的磁場。
（2）電磁波
電磁波的產(chǎn)生：變化的電場和磁場交替產(chǎn)生，由近及遠向周圍傳播，形成電磁波。
【電磁波的特點】
①電磁波在空間傳播不需要介質(zhì)；
②電磁波是橫波：電磁波中的電場強度與磁感應強度互相垂直，而且二者均與波的傳播方向垂直，因此電磁波是橫波。
③電磁波波長、頻率、波速的關系：；真空中，電磁波的速度
。
④電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象。
電磁波具有能量：電磁場的轉(zhuǎn)換就是電場能量與磁場能量的轉(zhuǎn)換，電磁波的發(fā)射過程是輻射能量的過程，傳播過程是能量傳播的過程。
【電磁波與機械波的比較】
（1）無線電波的發(fā)射
要有效地發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有的兩個特點：
①要有足夠高的振蕩頻率，頻率越高，發(fā)射電磁波的本領越大，如果是低頻信號，要用高頻信號運載才能將其更有效地發(fā)射出去；
②振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，因此采用開放電路(與閉合電路相對應)。如下圖。
電磁波的調(diào)制：在電磁波發(fā)射技術中，把要傳遞的信號“加”到高頻等幅振蕩電流上，使載波隨各種信號而改變的技術。調(diào)制分為調(diào)幅和調(diào)頻。
調(diào)幅(AM)：使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而改變的調(diào)制方法。如下圖所示。
調(diào)頻(FM)：使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而改變的調(diào)制方法。如下圖所示。
接收原理：利用電磁感應在接收電路產(chǎn)生和電磁波同頻率的電流。電磁波在傳播時如果遇到導體，會使導體中產(chǎn)生感應電流，空中的導體可以用來接收電磁波，這個導體就是接收天線。
電諧振：當接收電路的固有頻率跟收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強，這種現(xiàn)象叫作電諧振，相當于機械振動中的共振。
調(diào)諧：使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程。
解調(diào)：把聲音或圖像信號從高頻電流中還原出來的過程。調(diào)幅波的解調(diào)也叫檢波。
調(diào)諧和解調(diào)的區(qū)別：調(diào)諧就是一個選臺的過程，即選攜帶有用信號的高頻振蕩電流，在接收電路中產(chǎn)生最強的感應電流的過程；解調(diào)是將高頻電流中攜帶的有用信號分離出來的過程。
（3）電視廣播的發(fā)射和接收
電視廣播信號是一種無線電信號，實際傳播中需要通過載波將信號調(diào)制成高頻信號再進行傳播。
高頻電視信號的三種傳播方式：地面無線電傳輸、有線網(wǎng)絡傳輸以及衛(wèi)星傳輸。
電視信號的接收：電視機接收到的高頻電磁波信號經(jīng)過解調(diào)將得到的信號轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像信號和伴音信號。
4.電磁波譜
（1）電磁波譜
電磁波譜：按電磁波的波長大小或頻率高低的順序排列成譜，叫作電磁波譜。
按照波長從長到短依次排列為無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線．不同的電磁波由于具有不同的波長(頻率)，具有不同的特性。如下圖是按波長由長到短(頻率由低到高)的順序排列的。
各種電磁波在本質(zhì)上都是電磁波，遵循相同的規(guī)律，各波段之間的區(qū)別并沒有絕對的意義；都遵循公式，在真空中的傳播速度都是
；傳播都不需要介質(zhì)；都具有反射、折射、衍射和干涉的特性。
①無線電波：波長大于1 mm(頻率低于300 GHz)的電磁波稱作無線電波，主要用于通信、廣播及其他信號傳輸。
雷達是利用電磁波遇到障礙物要發(fā)生反射，以此來測定物體位置的無線電設備，其利用的是波長較短的微波。
②紅外線
紅外線是一種光波，波長比無線電波短，比可見光長。
所有物體都發(fā)射紅外線，熱物體的紅外輻射比冷物體的紅外輻射強。
紅外線的應用主要有紅外遙感和紅外體溫計。
③可見光：可見光的波長在400～760 nm之間。
④紫外線
波長范圍在5～370nm之間，不能引起人的視覺。
具有較高的能量，應用于滅菌消毒，具有較強的熒光效應，用來激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光。
⑤X射線和γ射線
X射線波長比紫外線短，有很強的穿透本領，用來檢查金屬構(gòu)件內(nèi)部有無裂紋或氣孔，醫(yī)學上用于檢查人體的內(nèi)部器官。
射線波長比X射線更短，具有很高的能量，穿透力更強，醫(yī)學上用來治療某些癌癥，工業(yè)上也可用于探測金屬構(gòu)件內(nèi)部是否有缺陷。
【不同電磁波的特性及應用】
