Свойства электромагнитных волн

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

ЛЕКЦИЯ 8

Идеи теории Максвелла

Существование электромагнитных волн было теоретически предсказано великим английским физиком Дж. Максвеллом в 1864 году. Максвелл ввел в физику понятие вихревого электрического поля и предложил новую трактовку закона электромагнитной индукции, открытого Фарадеем в 1831 г.:

Всякое изменение магнитного поля порождает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле.

Максвелл высказал гипотезу о существовании и обратного процесса:

Изменяющееся во времени электрическое поле порождает в окружающем пространстве магнитное поле.

Однажды начавшийся процесс взаимного порождения магнитного и электрического полей должен далее непрерывно продолжаться и захватывать все новые области пространства.

Вывод:

Существует особая форма материи – электромагнитное поле – которое состоит из порождающих друг друга вихревых электрического и магнитного полей.

Электромагнитное поле характеризуется двумя векторными величинами – напряженностью Е вихревого электрического поля и индукцией В магнитного поля.

Процесс распространения изменяющихся вихревых электрического и магнитного полей в пространстве называется электромагнитной волной.

Гипотеза Максвелла была лишь теоретическим предположением, не имеющим экспериментального подтверждения, однако на ее основе Максвеллу удалось записать непротиворечивую систему уравнений, описывающих взаимные превращения электрического и магнитного полей, т. е. систему уравнений электромагнитного поля (уравнений Максвелла)

1. Электромагнитные волны поперечны, то есть колебания векторов Е и В происходят в плоскостях, перпендикулярных направлению распространения волны.

2. В любой момент времени три вектора E, B, V взаимно перпендикулярны друг другу.

3. При распространении электромагнитной волны нет возмущающейся среды.

4. Скорость распространения электромагнитных волн имеет конечное значение. Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме равна

с=3*10⁸ м/с.

Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме c является одной из фундаментальных физических постоянных. Не путать с секундой!

В другой среде (не в вакууме) скорость распространения ЭМВ меньше с.

5. Связь между скоростью распространения ЭМВ и длиной ее волны:

λ = VT = V/ ν для среды

λ = cT λ = c/ ν для вакуума

6. Энергия электромагнитной волны пропорциональна четвертой степени частоты

W~ ν⁴

7.Свет является электромагнитной волной определенного диапазона длин волн.

λ = 400 – 800 нм.

Условие возникновения электромагнитной волны – ускоренное движение заряженных частиц. В цепях постоянного тока ЭМВ не возникают.

Условие хорошего распространения ЭМВ – высокая частота колебаний (высокая энергия волны)

Повторение: Продольные и поперечные волны

Дата добавления: 2014-01-06