對(duì)電磁波從輻射近區(qū)到遠(yuǎn)區(qū)特性的分析

摘 要 在大學(xué)物理關(guān)于電磁波輻射的教學(xué)中，重點(diǎn)講解了電磁場在輻射近區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)的特點(diǎn)。同學(xué)們認(rèn)識(shí)到，對(duì)電偶極輻射，在輻射源附近，電場是與靜場類似的縱波，而在遠(yuǎn)離輻射源的區(qū)域電磁波是橫波。電場是怎樣從縱波過渡到橫波的呢？ 這個(gè)過渡區(qū)較為復(fù)雜，一般教科書上都沒有仔細(xì)講解，但這又是同學(xué)們非常關(guān)注的一個(gè)問題。因此，本文對(duì)電偶極、磁偶極和電四極輻射作了較完整的分析，并詳細(xì)計(jì)算了電偶極輻射的電場從近區(qū)到遠(yuǎn)區(qū)的過程中，電場的縱向分量與橫向分量的比值的變化，清晰地顯示了從近場到遠(yuǎn)場的過渡過程。

關(guān)鍵詞 電磁波輻射;縱場;橫場

電磁波的輻射問題在大學(xué)物理教學(xué)中是一個(gè)難點(diǎn)，大多教材從麥克斯韋方程組出發(fā)，先導(dǎo)出電磁勢滿足的方程，進(jìn)而求得其推遲勢解，再進(jìn)一步把勢作多級(jí)展開，分析展開的每一級(jí)對(duì)應(yīng)的物理含義。在把勢作展開時(shí)，為了計(jì)算方便，教材中一般同時(shí)作兩個(gè)近似：小區(qū)域電流源近似和遠(yuǎn)場近似。本文也沿著類似的思路進(jìn)行分析，但與教材中不同的是，我們僅作小區(qū)域電流源近似，因而可以分析電磁場從輻射近區(qū)到遠(yuǎn)區(qū)特性的變化。