Деякі властивості електромагнітної хвилі - студопедія
Електромагнітні хвилі являють собою розповсюджується в просторі і в часі електромагнітне поле. Електромагнітні хвилі поперечні - вектори і перпендикулярні один одному і лежать в площині, перпендикулярній до напрямку поширення хвилі (рис. 46).
Так як вектори. і утворюють правовінтовую трійку векторів, то їх взаємна орієнтація підпорядковується правилу:
Для електромагнітної хвилі справедливі всі формули, закономірності та співвідношення, які були відзначені раніше для хвильових процесів. Тому, відповідно до виразу (105), рівняння синусоїдальної плоскої електромагнітної хвилі, що розповсюджується вздовж напрямку. можна записати у вигляді:
Хвильове рівняння такої електромагнітної хвилі має вигляд:
де # 965; - фазова швидкість електромагнітної хвилі. За допомогою рівнянь Максвелла було показано, що електромагнітні хвилі поширюються в речовині з кінцевою швидкістю, яка визначається за формулою:
тут # 949; і # 956; - діелектрична і магнітна проникності речовини, # 949; 0 і # 956; 0 - електрична і магнітна постійні:
Швидкість електромагнітних хвиль у вакуумі (# 949; = # 956; = 1):
Швидкість c поширення електромагнітних хвиль в вакуумі є однією з фундаментальних фізичних констант. Рівність швидкості поширення електромагнітних хвиль у вакуумі швидкості світла у вакуумі дозволило Максвеллу припустити, що світло має електромагнітну природу.
Електромагнітна хвиля називається монохроматичної, якщо проекції її векторів і на осі прямокутної системи координат здійснюють гармонійні коливання однакової частоти.
У електромагнітної хвилі відбуваються взаємні перетворення електричного і магнітного полів. Ці процеси йдуть одночасно, і електричне та магнітне поля виступають як рівноправні «партнери». Густина енергії електромагнітного поля в лінійній ізотропної середовищі
У електромагнітної хвилі модулі напруженості магнітного поля і напруженості електричного поля в кожній точці простору пов'язані співвідношенням
З рівняння (129) випливає, що
де з-швидкість електромагнітних хвиль у вакуумі.
Електромагнітні хвилі переносять енергію.
Щільністю потоку енергії називають енергію, що переноситься хвилею за одиницю часу через одиницю площі. Вектор щільності потоку електромагнітної енергії називається вектором Умова-Пойнтінга. Відповідно до формули (112), маємо:
Для монохроматичної хвилі групова і і фазова # 965; швидкості рівні. Підставляючи сюди вирази (128) для w і (127) для # 965 ;. можна отримати:
Так як вектори і взаємно перпендикулярні і утворюють з напрямком поширення хвилі правовінтовую систему, то напрямок вектора збігається з напрямком переносу енергії, а модуль цього вектора дорівнює ЄП:
Одиницею щільності потоку енергії в системі СІ є Ватт на квадратний метр (Вт / м 2).
Так як інтенсивність біжить електромагнітної хвилі це фізична величина J. рівна модулю середнього значення вектора Умова- Пойнтинга за період його повного коливання, то
де -фазовая швидкість, середнє значення об'ємної щільності енергії. Згідно зі слів (113), інтенсивність хвилі пропорційна квадрату амплітуди. Так як . відповідно до виразу (130), пропорційна Е0 2. то цей висновок справедливий і для електромагнітної хвилі: інтенсивність електромагнітної хвилі пропорційна квадрату амплітуди.