Электромагнитные волны

Электромагнитная волна – распространяющееся в среде переменное электромагнитное поле. Теория электромагнитного поля была создана Д. Максвеллом на основе экспериментальных законов электромагнетизма. Согласно этой теории: 1) переменное магнитное поле создает в окружающем его пространстве вихревое электрическое поле; 2) переменное электрическое поле создает в окружающем его пространстве вихревое магнитное поле. Совокупность неразрывно связанных изменяющихся вихревых электрического и магнитного полей называют электромагнитным полем. Из теории Максвелла вытекает: 1)переменное электромагнитное поле распространяется в среде в виде электромагнитной волны; 2)любой движущийся с ускорением (например, колеблющийся) электрический заряд должен излучать электромагнитную волну.

Свойства электромагнитной волны.

1. В электромагнитной волне колеблются векторы и . - напряженность электрического поля, - индукция магнитного поля.

2. Векторы и взаимно перпендикулярны и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны, т.е. перпендикулярны скорости волны. Значит, электромагнитная волна – поперечная волна (рис.15.2). Векторы , и образуют правую тройку. Если вращать правый винт от вектора к вектору , то поступательное перемещение винта будет совпадать с вектором скорости волны.

3. Векторы и колеблются в одинаковой фазе, одновременно обращаются в нуль и одновременно достигают максимальных значений (рис.15.2).

4. Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме:

= с = 3·10⁸ м/с;

в среде:

= , (15.5)

где и - диэлектрическая и магнитная проницаемости среды. Следовательно, в любой среде скорость распространения электромагнитных волн меньше, чем в вакууме.

5. Связь между длиной, скоростью и

Рис.15.2 частотой электромагнитной волны:

, (15.6)

где - длина волны в вакууме; - длина волны в среде. Видим, что длина волны, также как и скорость, уменьшается в среде, частота остается неизменной.

Итак, существование электромагнитных волн было предсказано теоретически Максвеллом. Только спустя тридцать лет электромагнитные волны были экспериментально получены Г.Герцем, изучены их свойства. Для получения электромагнитных волн Герц использовал простое устройство, которое в его честь было названо вибратором Герца. Это устройство представляет собой открытый колебательный контур. С этим устройством, с опытами Герца предлагаем познакомиться, прочитав внимательно учебник [2, §49].

Открытие электромагнитных волн имело большое практическое значение для человечества. С историей изобретения радио, принципами радиосвязи (модуляция и детектирование электромагнитных волн), радиолокации, телевизионной связи познакомьтесь по учебнику [2, §§51-58].

[2]. Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев, В.М.Чаругин. Физика. 11 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений.- М.: «Просвещение», 2009 и др. Главы 6,7.

Тема 16. (6 часов)

Оптика. Законы геометрической оптики. Оптические приборы. Волновые свойства света.

Дата добавления: 2014-01-04