Образование электромагнитных волн. Уравнение плоской ЭМВ

Электрический заряд, движущийся в пустоте равномерно (относительно ИСО), не излучает. Это очевидно из принципа относительности, согласно которому все ИСО равноправны. В системе, движущейся вместе с зарядом, он неподвижен, а неподвижные заряды не излучают. Поле заряда (электростатическое в его собственной системе и электромагнитное во всех других) движется вместе с ним. Если заряд под действием внешних сил движется с ускорением, поле, обладающее энергией, а значит массой и инертностью, как бы отрывается от заряда и излучается в пространство со скоростью света. Излучение происходит до тех пор, пока на заряд действует внешняя сила, сообщающая ему ускорение. Пример: синхротронное излучение, при энергиях ~ 10⁷ эВ электроны излучают видимый свет, при 10⁹ эВ - рентгеновские лучи.

Движение заряда с ускорением меняет электрическое поле вблизи него. Это переменное электрическое поле, согласно теории Максвелла, порождает в окружающем пространстве взаимосвязанное с ним магнитное поле, которое, в свою очередь, являясь переменным, порождает в соседних областях пространства вихревое электрическое поле, в результате чего процесс с огромной скоростью распространяется в пространстве по всем направлениям (рис. 1).

Таким образом, если электрический заряд движется с ускорением (или колеблется), в окружающем пространстве, захватывая все большие области, возникает система взаимно перпендикулярных, периодически изменяющихся электрических и магнитных полей. Образуется электромагнитная волна, бегущая по всем направлениям от колеблющегося заряда.

Процесс распространения электромагнитных колебаний в пространстве называется электромагнитной волной. Главное условие излучения ЭМВ - наличие ускорения.

Векторы перпендикулярны друг другу и к направлению распространения и образуют с ним правовинтовую систему. Поскольку ЭМВ является поперечной (рис. 2). На расстояниях от источника, значительно превышающих длину волны, ЭМВ является плоской.

где скорость ЭМВ в вакууме,

Получим уравнение плоской ЭМВ (рис. 3)

Если в точке О , в точке М ;

- время, за которое волна пройдет расстояние от точки до точки .

Т.к. ,

,

где - волновой вектор.

В общем случае , .

Для ЭМВ присущи явления интерференции, дифракции, дисперсии, поляризации.

Дата добавления: 2014-01-07