题目
真空中传播单一频率的平面电磁波,下列关于该平面波主要特征的描述中正确的为:A. 横电磁波(TEM波)B. 电场能量密度大于磁场能量密度C. 等相面与波矢量平行
真空中传播单一频率的平面电磁波,下列关于该平面波主要特征的描述中正确的为:
A. 横电磁波(TEM波)
B. 电场能量密度大于磁场能量密度
C. 等相面与波矢量平行
题目解答
答案
A. 横电磁波(TEM波)
解析
本题考查平面电磁波的的基本特征,解题思路是根据平面电磁波的相关性质,对每个选项逐一进行分析判断。
- **选项A:
- 对于在真空中传播的单一频率的的平面电磁波,其电场强度$\vec{E}$、磁场强度$\vec{H}$和波矢量$\vec{k}$满足右手螺旋关系,且$\vec{E}\perp\vec{k}$,\vec{H}\perp\vec{k}),同时$\vec{E}\perp\vec{H}$。
- 横电磁波(TEM波的定义就是电场和磁场都垂直于波的传播方向,所以真空中传播的单一频率的平面电磁波是横电磁波(TEM波),该选项正确。
- **选项B:
- 电场能量密度$w_e=\frac{1}{2}\epsilon_0E^2$,磁场能量密度$w_m = \frac{1}{2\mu_0}H^2$。
- 在真空中,对于平面电磁波有$\sqrt{\epsilon_0}E=\sqrt{\mu_0}H$,即$E = \sqrt{\frac{\mu_0}{\epsilon_0}}H$。
- 将\代入代入电场能量密度$w_e=\frac{1}{2}\epsilon_0E^2=\frac{1}{2}\epsilon_0(\sqrt{\sqrt{\frac{\mu_0}{\epsilon_0}}H\})^2=\frac{1}{2}\mu_0H^2 = w_m$,所以电场能量密度等于磁场能量密度,该选项错误。
- **选项C:
- 等相面是指波的相位相同的点所构成的面,波矢量$\vec{k}$的方向是波的传播方向。
- 等相面与波矢量是垂直的关系,而不是平行,该选项错误。