对电磁波从辐射近区到远区特性的分析

摘 要 在大学物理关于电磁波辐射的教学中，重点讲解了电磁场在辐射近区和远区的特点。同学们认识到，对电偶极辐射，在辐射源附近，电场是与静场类似的纵波，而在远离辐射源的区域电磁波是横波。电场是怎样从纵波过渡到横波的呢？ 这个过渡区较为复杂，一般教科书上都没有仔细讲解，但这又是同学们非常关注的一个问题。因此，本文对电偶极、磁偶极和电四极辐射作了较完整的分析，并详细计算了电偶极辐射的电场从近区到远区的过程中，电场的纵向分量与横向分量的比值的变化，清晰地显示了从近场到远场的过渡过程。

关键词 电磁波辐射;纵场;横场

电磁波的辐射问题在大学物理教学中是一个难点，大多教材从麦克斯韦方程组出发，先导出电磁势满足的方程，进而求得其推迟势解，再进一步把势作多级展开，分析展开的每一级对应的物理含义。在把势作展开时，为了计算方便，教材中一般同时作两个近似：小区域电流源近似和远场近似。本文也沿着类似的思路进行分析，但与教材中不同的是，我们仅作小区域电流源近似，因而可以分析电磁场从辐射近区到远区特性的变化。