场的传播 · 预测实验

真空电磁波传播实验台

模型边界:均匀真空中的平面简谐波,远离波源与边界;此时电场、磁场都与传播方向垂直,并满足 B₀ = E₀/c。

先预测:在同一位置、同一时刻,三者应是什么关系?

发生器参数

传播方向
真空平面波 · 实时cos(kx − ωt)
电场、磁场同相波形与瞬时三联矢量 上部叠加显示归一化电场和磁场波形,下部显示电场、磁场和传播方向组成的右手三联矢量。 沿传播坐标的归一化波形 位置 x/λ(0 至 2.15) E / E₀ B / B₀ 探针处瞬时矢量 传播 +x E B 峰谷是否同时到达探针? 是:E 与 B 同相 E × B → +x

橙色虚线为按自身振幅 B₀ 归一化后的磁场波形,因此与电场峰谷重合;实际量级由下方读数给出;横向显示固定 2.15 个波长,相位播放为慢速示意。切换传播方向时,保持 E 沿 y,B 的基矢随之翻转。

关系读数

电场振幅 E₀120 V/m
磁场振幅 B₀ = E₀/c400 nT
波长 λ = c/f1.00 m
能流方向 E × B沿 +x

方向:E ⟂ B,且 E、B 都垂直于传播方向;E × B 给出波的传播方向。

辨析:理想真空平面简谐波中 E 与 B 同相,不是相差 π/2;相差 π/2 的说法常来自对驻波或其他情形的混淆。