超统一场与协变电磁学引论
相互正交，而波矢 的方向是与磁场 和电场 相互正交， 是电
B
k
B
E
E
k
场 在横向上的分量。仅有静止光源辐射的光波其能流密度 与 同
S
E
0
向。
§4.4 横向电磁场的能量守恒
对于离开光源在空间中传播的光波，由于即无电荷，也无电流，
这意味在同一点处电磁波能流密度的散度应恒为零，由此也可导出同
一点处横向电磁场的单位体积总能量是不变的常量。
根据麦克斯韦场方程，电磁波是以涡旋电场和涡旋磁场相互激发
E
B
B
4.1
向前传播，见图 所示，涡旋电场 激发涡旋磁场 ，涡旋磁场
m
m
m
E
又激发涡旋电场 ，在电磁波传播过程中，涡旋电场和涡旋磁场是
m
不变常量，但其横向分量是随方向改变而曾周期变化。
E
E
Em
E
m
E
E
-B
-B
k
0
k
0
B
m
Bm
B
B
-E
-E
B
B
图4.1 涡旋电磁场相互激发示意图
在每一点处涡旋电场和涡旋磁场都可以分解成纵向分量和横向
分量，涡旋电场E m 的纵向分量是以磁场横向分量 形式存在，并在传
B
播方向上与电场横向分量 相互转换，而涡旋磁场
B
m 的纵向分量是以
E
电场横向分量 形式存在，并在传播方向上与磁场横向分量 相互转
E
B
换。因此，传播中的涡旋电磁场都是以横向分量形式存在，不会存在
有纵向分量，这种形式变化的电磁场在同点处单位体积总能量是常量。
电场能量减小，磁场能量就会增大，反之亦然。我们观测到的光波就
是周期变化电磁场的横向分量，在一个周期变化时间内，波前走过的
距离就是光波的一个波长 。利用麦克斯韦场方程也能证明电磁场在
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