對電磁波從輻射近區(qū)到遠區(qū)特性的分析

摘 要 在大學物理關于電磁波輻射的教學中，重點講解了電磁場在輻射近區(qū)和遠區(qū)的特點。同學們認識到，對電偶極輻射，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？ 這個過渡區(qū)較為復雜，一般教科書上都沒有仔細講解，但這又是同學們非常關注的一個問題。因此，本文對電偶極、磁偶極和電四極輻射作了較完整的分析，并詳細計算了電偶極輻射的電場從近區(qū)到遠區(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場的過渡過程。

關鍵詞 電磁波輻射;縱場;橫場

電磁波的輻射問題在大學物理教學中是一個難點，大多教材從麥克斯韋方程組出發(fā)，先導出電磁勢滿足的方程，進而求得其推遲勢解，再進一步把勢作多級展開，分析展開的每一級對應的物理含義。在把勢作展開時，為了計算方便，教材中一般同時作兩個近似：小區(qū)域電流源近似和遠場近似。本文也沿著類似的思路進行分析，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)到遠區(qū)特性的變化。