Эк4спериментальноре получение электромагнитных волн, их виды и св-ва. Дифф ур электромагнитной волны.

Получение

Герц впервые получил эл-маг. волну используя открытый колебательный контур. Такой контур (вибратор Герца) появляется из закрытого путем раздвижения обкладок конденсатора и замены катушки двумя стержнями (РИС). Для пополнения энергии колеб.контура использовался индуктор, состоящий из катушки с железным сердечником и двух обмоток. Для приема эл-маг. волн использовался резонатор, имеющий такую же частоту собст.колебаний, что и вибратор. Когда напряжение на искровом промежутке достигало пробивного значения возникала искра - в вибраторе возникали свободные затухающие колебания, искра исчезала – контур размыкался, колеб. прекращались. Индуктор снова заряжал конденсатор и т.д. Когда волна достигала резонатора то в его зазоре проскакивала искра. С помощью такого вибратора Герц получил волны длинной 3 метра. Лебедев получил эл-маг. волны длинной примерно 5мм. Далее- порядка мкм.

Св-ва волн:

1. скорость эл-маг. волны в вакууме =с

2. эл-маг. волна поперечная

3. векторы V,E,H образуют правую тройку векторов (РИС осей)

4. Из ур-ния Максвелла следует, что в эл-маг. волне вектора E и H всегда колеблются в одинаковой фазе и их мгновенные значения связаны √ε₀ε)E=√μ₀μ)H

Виды волн:

1. Низкочастотные

2. Радиоволны (сверхдлинные; длинные; средние; короткие; метровые; дециметровые; сантиметровые; миллиметровые; субмиллиметровые)

3. Оптический диапазон (инфракрасное излуч; видимый свет; ультрафиолетовое излуч.)

4. Рентгеновское излучение

5. γ-излучение

Уравнение: Используя формулы rotE=-μ₀μdH/dt rotH=εε₀dE/dt divE=0 divH=0 выводится ур-ние волны: ∆E-εε₀μμ₀d²E/dt²=0 ∆H- εε₀μμ₀d²H/dt²=0

№54

Энергия и импульс электромагнитной волны. Плотность энергии электромагнитной волны. Вектор Умова-Пойнтинга.

Возможность обнаружения эл-маг волн указывает на то, что они переносят энергию. Объемная плотность w энергии волны равна: w=w_эл+w_м= ε₀εE²/2+μ₀μH²/2 . Учитывая ε₀εE²=μ₀μH² получается w=2w_эл= ε₀εE²=√ε₀μ₀εμ)EH Умножая на скорость распространения получаем модуль плотности потока энергии S=wv=EH. Вектор плотности потока эл-маг энергии называется вектором Умово-Пойтинга: S=[EH] . Направление этого вектора совпадает с направлением переноса энергии, а значение равно энергии, проходящей за единицу времени через единичную площадку ┴ к направлению движения.

Эл-маг волна оказывает давление на тела. Это объясняется тем, что под действием эл.поля заряженные частицы вещ-ва начинают упорядоченно двигаться и подвергаются со стороны маг. поля дуйствию силы Лоренца. P=w_ср(полностью поглащ. тело) P=2w_ср(полностью отражающее) P=(1+ρ)w_ср (частично отраж.)

Существование давления эл-маг волн приводит к выводу о том что эл-маг полю присущ импульс. Импульс эл-маг поля p=W/c, где W-энергия эл-маг поля. Выражая импульс как P=mc (в вакууме скорость распространения равна с) , получим p=mc=W/c откуда W=mc². Это соотношение является универсальным законом природы и справедливо для любых тел.

№55