КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Энергетические характеристики электромагнитных волн. Вектор Умова–Пойнтинга
Энергия, переносимая электромагнитной волной, складывается из энергии электрического и магнитного полей, для которых объемная плотность энергии соответственно равна и . Из (39.8) легко видеть, что объемные плотности электрического и магнитного полей в электромагнитной волне равны друг другу в любой момент времени, поэтому для объемной плотности энергии электромагнитной волны можно записать
. (41.1)
Поскольку , где – скорость распространения волны, то из (41.1) следует, что или . Так как векторы и перпендикулярны друг другу и оба перпендикулярны вектору скорости , то последнее равенство можно представить в векторной форме: . (41.2)
Вектор , равный векторному произведению векторов и , называется вектором Умова–Пойнтинга. Этот вектор направлен в сторону распространения волны, а его модуль равен мгновенному значению количества энергии, переносимой в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения электромагнитной волны. Единицей измерения вектора Умова–Пойнтинга является . Среднее значение энергии, переносимой в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения электромагнитной волны, называется интенсивностью волны и обозначается буквой . Как видно из приведенного определения, интенсивность есть скалярная величина, равная среднему значению модуля вектора Умова–Пойнтинга. Интенсивность также измеряется в : , (41.3)
где угловые скобки означают среднее по времени значение. Электромагнитная волна кроме энергии переносит также импульс, причем в вакууме импульс единицы объема связан с вектором Умова–Пойнтинга соотношением
, (41.4)
где – скорость света. Так как электромагнитная волна переносит импульс, то при отражении или поглощении она оказывает давление. Давление равно среднему импульсу, передаваемому в единицу времени единице поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны. Если импульс единицы объема равен , то при поглощении некоторым телом электромагнитной волны за время ему будет передан импульс, сосредоточенный в объеме цилиндра , где – площадь поглощающей поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны. Тогда по второму закону Ньютона сила давления будет равна , а давление составит
, (41.5)
где, как и ранее, угловые скобки означают усреднение по времени. Если волна полностью отражается от поверхности тела, то передаваемый телу импульс окажется в два раза больше, чем при полном поглощении. В общем случае, если поверхность тела имеет коэффициент отражения , то давление, оказываемое электромагнитной волной при нормальном падении, будет равно с учетом (41.2)
, (41.6)
где – среднее значение объемной плотности энергии.
Дата добавления: 2014-01-05; Просмотров: 3201; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |