Скорость распространения электромагнитных волн. Свойства электромагнитных волн

1. Дж. Максвелл чисто математически показал, что скорость распространения электромагнитного поля в вакууме равна скорости света  c=3⋅108mc

2. При распространении электромагнитных волн в каждой точке пространства происходят периодически повторяющиеся изменения электрического и магнитного полей.

3. Колебания векторов  E→ и  B→ в каждой точке электромагнитной волны происходят в одинаковых фазах и по двум взаимно перпендикулярным направлениям

 E→⊥B→

в каждой точке пространства.

4. Векторы  E→ и  B→ образуют с вектором скорости распространения  v→ правовинтовую систему

5. Период электромагнитной волны (частота) равен периоду (частоте) колебаний источника электромагнитных волн.

6. Электромагнитная волна, как и упругая, является носителем энергии, причем перенос энергии совершается в направлении распространения волны.

Переносимая энергия пропорциональна четвертой степени частоты. Поэтому источником интенсивных электромагнитных волн, способных переносить электромагнитную энергию на значительные расстояния, должны быть электромагнитные колебания очень высокой частоты (порядка миллиона герц). Понятно, что никакие механические генераторы не могут создать переменный ток частотой -10⁶ Гц (для этого якорь должен был бы совершать 10⁶ оборотов в 1 с). Источником электромагнитных волн такой частоты может быть только колебательный контур.

 Электромагнитные волны распространяются прямолинейно в однородной среде, испытывают преломление при переходе из одной среды в другую, отражаются от преград. Для них характерны явления дифракции и интерференции.

9. Электромагнитные волны. Уравнение плоской электромагнитной волны. Шкала электромагнитных волн.

Электромагнитная волна - процесс распространения электромагнитного поля в пространстве.

Волна называется плоской, если ее волновые повеpхности пpедставляют собой паpаллельные дpуг дpугу плоскости, пеpпендикуляpные фазовой скоpости волны (pис.1.3). Следовательно, лучи плоской волны - суть паpаллельные пpямые.

Таким обpазом, уpавнение плоской волны без диспеpсии имеет следующий вид:

 или 

Исследования, проводившиеся в самых разнообразных областях физики, позволили установить, что диапазон частот (или длин волн) электромагнитных волн чрезвычайно широк. Из теории Максвелла следует, что различные электромагнитные волны, в том числе и световые, имеют общую природу. Поэтому их удобно представить в виде единой шкалы, имеющей диапазон частот от нескольких герц до 10²² Гц, что соответствует длинам волн от тысяч километров до 10^-14 м.

Исключительным успехом электромагнитной теории Максвелла явилось создание шкалы электромагнитных волн. Вдоль шкалы слева направо не-прерывно возрастает одна величина — частота (уменьшается длина волны), а ее увеличение приводит к появлению качественно различных излучений.

В виду огромного различия длин волн эта шкала построена в логарифмическом масштабе: метки на шкале соответствуют длинам, каждая из которых отличается в 10 раз от соседней. На шкале указаны участки длин волн (или λ), занимаемые различными типами электромагнитных волн. Распределение электромагнитных волн по типам сделано в соответствии со способами их генерации. С изменением длины электромагнитных волн изменяется и их взаимодействие с веществом, поэтому методы их регистрации и изучения различны. Различают следующие участки на шкале:

1) электромагнитные колебания низкой частоты (3⋅104 м <λ<∞);

2) радиоволны (1⋅10−4 м <λ≤3⋅104 м );

3) инфракрасное излучение  (7,6⋅10−7 м <λ≤1⋅10−4 м  );

4) видимый свет  (4⋅10−7 м  <λ≤7,6⋅10−7 м  );

5) ультрафиолетовое излучение  (6⋅10−9 м  <λ≤4⋅10−7 м  );

6) рентгеновское излучение  (10−12 м  <λ≤10−8 м  );

7)  γ-излучение  (λ<10−11 м  ).