简单叙述电磁波是如何产生的,电磁波产生于什么-

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首先要交代一些事情物理学的精髓是测量与描述 。
对物理量的测量 。最好是用数学语言去描述物理规律,因为数学语言可以很好地反映测量的数据之间的关系 。
对物理规律的描述 。
但是,数学语言并不是完美的语言,只用数学语言描述的物理规律是不完整的,因为经常会出现“照着公式瞎解释”的现象 。
数学语言最明显的缺陷是:无法区分相关关系和因果关系 。
比如电阻的定义式:

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稍微有点物理基础的人都能看出这是在瞎解释,把“相关”当成了“因果” 。
下面来到电磁学“照着公式瞎解释”的现象其实有很多 。
类似的,“变化的电场产生磁场”、“变化的磁场产生电场”之类的说法,根本就没在麦克斯韦的《电磁通论》里面出现过 。
【简单叙述电磁波是如何产生的,电磁波产生于什么-】

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谈到涡旋电场,麦克斯韦将其归结为“涡旋电场伴随着变化的磁场,而变化的磁场是由电荷的运动状态变化引起的 。”
谈到位移电流,麦克斯韦将其归结为“电荷的位移的变化,这也就是电荷的运动,既然是电荷的运动,就应该会产生磁效应 。”
“变化的电场产生磁场”、“变化的磁场产生电场”这种说法其实和麦克斯韦当初的思想格格不入 。而且,每次提到“电场的变化”或“磁场的变化”,麦克斯韦都会紧接着提到电荷的运动状态变化 。
麦克斯韦眼中的电磁场是一种弥散在整个宇宙中的“弹性介质”,电场和磁场分别表征着这种“弹性介质”的势能和动能 。变速运动的电荷会扰动这种“弹性介质”,这种扰动被称为“电磁扰动”,这种扰动的传播被称为“电磁波” 。

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当然,麦克斯韦的观点未必都对,现在的教科书常见的说法也未必就是错的 。
不过,关于电磁波,笔者有必要澄清一些事情:
我们通常说的电磁波确实是“电磁扰动”的传播,是电磁场的能量在空间中的传播,不是电场的能量与磁场的能量在相互转化 。
由麦克斯韦方程组可以解出:
电磁波的电场分量和磁场分量是同步变化的!

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如果你接受了电磁波是“电生磁,磁生电”交替进行的过程,那么你就会认为电磁波的传播过程中,电场的能量与磁场的能量相互转化,电磁波的电场分量和磁场分量是互补的 。
这根本就不满足由麦克斯韦方程组推导出的波动方程的行波解!
(笔者真的见有人这样思考过,在不知不觉中就违背了麦克斯韦方程组 。)
但是,事情还没完,电场的能量与磁场的能量相互转化的现象也是有的!
这就是电磁振荡:

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此时,电场分量和磁场分量就是互补的,不再同步变化 。
这种现象也是由麦克斯韦方程组推导出的波动方程的解,只不过是驻波解!
驻波不在空间中传播,相当于电磁场在“原地振荡”,电磁场的能量没有在空间中传播 。而我们通常说的电磁波是行波,是可以让电磁场的能量在空间中传播的,属于“电磁扰动”的传播 。
至于什么时候是行波,什么时候是驻波?顺便多说几句:
要看是否有导体,自由空间中的电磁波是行波,与导体相互作用的电磁波是驻波
产生电磁波不一定要让电荷周期性震荡,哪怕是电荷略微移动了一下,也会产生电磁波 。
要注意:
波,不只是正弦波 。
波可以有任意的波形,只要是一个物理量在空间中的传播,都是波动方程的解 。
不具有周期性的波其实很常见 。

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如果要说电磁波是怎么样存在,那只能说水是怎样存在一样 。万物都存在有磁,无磁的东西不存在!宇宙是一个磁的世界 。物体越大,占有磁性越大!
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