
【化】 electric dipole radiation
electricity
【计】 telewriting
【化】 electricity
【医】 Elec.; electricity; electro-; galvano-
【化】 dipole
【医】 dipole
radialization; radiation
【化】 irradiation
【医】 radiate; radiation; radio-
电偶极辐射(Electric Dipole Radiation)是电磁学中描述振荡电偶极子产生电磁波的核心现象。其定义为:由一对等量异号电荷构成的系统(即电偶极子)在发生周期性振荡时,通过加速运动将能量以电磁波形式向外辐射的过程。这一过程满足麦克斯韦方程组对时变场的描述,其辐射场强与偶极矩的二阶时间导数成正比,数学表达式为:
$$ boldsymbol{E} = frac{1}{4pivarepsilon_0} left[ frac{boldsymbol{ddot{p}} times hat{r}}{cr} right] $$
式中$boldsymbol{ddot{p}}$表示电偶极矩对时间的二阶导数,$c$为光速,$r$为观测点到源点的距离。
从物理机制分析,电偶极辐射的能量分布具有显著的方向特性:最大辐射强度出现在垂直于偶极子振荡轴线的平面内,而沿振荡轴线方向辐射强度趋近于零。这种各向异性特征可通过坡印廷矢量的角分布公式验证: $$ frac{dP}{dOmega} = frac{mu_0 p_0 omega}{32pi c} sintheta $$ 其中$omega$为振荡角频率,$theta$为极角。
工程应用领域,该理论是天线设计的物理基础。例如半波偶极子天线的工作原理直接源于电偶极辐射模型,其辐射效率与振荡频率的三次方成正比。国际电气电子工程师协会(IEEE)天线与传播汇刊的多篇研究论文均以此理论作为基础分析框架。
权威参考文献:
电偶极辐射是电磁学中的重要概念,指由交变运动的电荷系统(如电偶极子)产生的电磁波辐射现象。以下是其核心要点:
电偶极辐射源于电荷分布随时间变化产生的电磁场。当电偶极矩(由一对符号相反、距离相近的电荷组成)随时间周期性变化时,会在空间中激发交变电磁场,形成辐射。例如:
从近场到远场的过渡区域中,电场逐渐从纵向为主转为横向为主。纵向分量与横向分量的比值随距离增大而减小,这一过程涉及复杂的场分布变化。
总结来看,电偶极辐射是电磁波产生的典型机制之一,其特性在无线通信、光学和粒子物理等领域有广泛应用。若需更完整的数学推导或工程参数,等来源。
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