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赫兹双重态的辐射

“赫兹振荡器”指的是1887年由H.R.赫兹发明的原始辐射系统。它由两个40厘米平方的平行金属圆盘电极和两个30厘米长的金属棒火花间隙放电组成，通过导线和感应线圈连接以提供高压，利用振荡器本身的电感和电容产生衰减的高频振荡(图1a)。振动器也可以使用金属球体代替金属圆盘(图1b)。这两种类型的振荡器现在统称为电容负载电偶极子振荡器，以区别于两种终端电流为零的空载振荡器(图1c)，这两种振荡器都是中心馈电半波振荡器的原始形式。电偶极矩E=q定义为两个相等和相反的正负电荷+q与-q之间有一小段距离(这里是， 是振荡波长)。当E随时间t周期性变化时，偶极子振荡，是最简单的球面波源。利用麦克斯韦方程组结合特定的边界条件，可以直接求解这类振子的辐射问题。然而，由于数学上的困难，赫兹只找到了振荡器长度远小于波长的近似解。这种辐射被称为电偶极子辐射。在谐波激励下，自由空间中的电磁场为

场的其余部分有零分量。式中，0为真空的介电常数，k=/)为波数，为光在真空中的速度，0为真空的磁导率，P0=q0 ， q0为振荡电荷的振幅值，当kr1时，振子的场为

(2)

该场的空间分布与静电偶极子的空间分布相似，不同之处在于它随时间的变化，称为振荡器的近区场。当kr1时，振荡器的场分量为

(3)

可以得出E、H和r(传播方向)相互垂直，符合右手定则。这样的场称为远区场。

振荡器的辐射功率可由周期平均波印亭矢量得到

(4)

的方向沿传播方向r(r1为沿r的单位矢量)，则沿振子轴线(=0)， | |=0;而在赤道平面内的垂直轴于振子，| |达到最大值。实验证实了这些结果。

图2a为位于远场某固定点r的坐标原点上的赫兹振子的辐射场E、H与传播方向r的方向关系。在图2b中，E(或H)和方向，外表面和内表面分别表示sin和sin2的极坐标。从振子中心到表面上一点的矢量的长度与沿这一边的sin或sin 2的大小成正比。

“赫兹图”显示了不同时刻赫兹振子周围空间中电源线的分布情况，如图3a ~ e所示。

图4显示了给定时间t赫兹振荡器的电力线和磁力线的分布。

赫茨，《电波》，麦克米伦，纽约，1894。A.斯特拉顿，《电磁理论》，纽约麦格劳-希尔出版社，1941年。