Случай прямой синусоидальной электромагнитной волны.
Запишем выражения для напряженности электрического и магнитного поля прямой волны в произвольной точке при синусоидальном законе их изменения.
;
Замена аргумента (ωt+) на принятый для бегущих волн аргумент (z-vt) осуществляется введением коэффициента « »:
ωt + = (z – vt).
Записанное соотношение справедливо для любого момента времени. При t=0 получаем = z. Тогда из того же соотношения можем записать:
ωt = – vt, откуда
Учитывая изложенное, можем записать:
; .
Бегущие волны записаны в обычной форме, из которой видно, что вдоль оси z они также распределены по синусоидальному закону. Картина распределения векторов напряженности электрического и магнитного поля для момента времени t=0,5T представлена на рисунке 11–4.
x Ex
v
z
y Hy
Рисунок 11–4
В прямой синусоидальной плоско поляризованной электромагнитной волне векторы E и H перпендикулярны друг другу в любой точке пространства, имеют одинаковую начальную фазу и распространяются без затухания вдоль оси z.
Длина электромагнитной волны в диэлектрике.
Приращение координаты, на котором аргумент волны изменяется на 2, называется длиной волны (). Из соотношения =2 получим:
. Либо иначе:
Так как скорость распространения электромагнитной волны в диэлектрике зависит только от его диэлектрических и магнитных свойств и не зависит от частоты передаваемого сигнала, то длина волны в диэлектрике обратно пропорциональна частоте сигнала. Длина электромагнитных волн в воздухе в зависимости от частоты (таблица 11–1) определяется из соотношения:
Таблица 11–1 Длина волны в воздухе для различных частот.
Частота |
Длина волны |
Диапазон |
Примечание |
f |
|
|
|
105 гц =100 кГц |
3000 м |
Длинные волны |
|
106 гц =1 МГц |
300 м |
Средние волны |
|
107 гц =10 МГц |
30 м |
Короткие волны |
|
108 гц =100 МГц |
3 м |
УКВ; FM; компьютер |
ТВ - метровый диапазон |
109 гц =1000 МГц |
0,3 м |
Мобильная связь |
ТВ - дециметровый диапазон |