Энергия электромагнитной волны

Уравнение электромагнитной волны.

Система уравнений

описывает электромагнитное поле и называется уравнениями максвелла для электромагнитной волны.

Решением этой системы уравнений является система уравнений:

уравнение электромагнитной волны.

мгновенные значения напряженностей,

амплитудные значения,

круговая частота колебаний,

расстояние от источника волны до точки, в которой исследуется электромагнитная волна,

скорость распространения волны вдоль направления .

Полная энергия волны складывается из суммы электрической и магнитной энергий:

.

Удобнее представлять энергию через объёмную плотность энергии волны:

Согласно закону сохранения энергии , т.к. векторы и колеблются в одной фазе. Поэтому можно записать

.

Плотность потока энергии электромагнитной волны определяется как

.

Здесь ; скорость света в вакууме, поэтому

.

Подставив значения векторов и , получим

,

а так выражается векторное произведение двух векторов, следовательно, является вектором:

вектор Умова-Пойнтинга, направлен в сторону распространения волны

Шкала электромагнитных волн.

Длина электромагнитной волны связана с периодом (и частотой ) формулой

.

Из теории Максвелла следует, что различные электромагнитные волны имеют одинаковую природу и могут быть представлены в виде единой шкалы электромагнитных волн. Волны разных диапазонов возбуждаются различными физическими процессами, но имеют одинаковые свойства:

1) низкие частоты – возбуждаются электрическими токами:

2) радиоволны – создаются в колебательных контурах;

3) ИК – волны, возбуждаются процессами, происходящими при вращательном, колебательном движении молекул и атомов;

4) видимое излучение – возбуждаются возбуждением электронов в атомах;

5) УФ – излучение;

6) Рентгеновское излучение;

7) - излучение.

Деление это не всегда строгое, т.к. некоторые диапазоны перекрываются, хотя источники их различны.

В медицине несколько иная шкала электромагнитных волн:

1) низкие частоты (НЧ	до 20 Гц
2) звуковые частоты (ЗЧ)	от 20 кГц до 20 кГц
3) ультразвуковые частоты (УЗЧ)	от 20 кГц до 200 кГц
4) высокие (ВЧ)	от 200 кГц до 30 МГц
5) ультравысокие частоты (УВЧ)	от 30 МГц до 300 МГц
6) сверхвысокие частоты (СВЧ)	свыше 300 МГц

Дата добавления: 2014-11-16