39. Электромагнитные колебания и волны.

Ответ. Переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле, а переменное магнитное поле порождает переменное электрическое поле. Поэтому, если заряды будут двигаться с ускорением, то появится одновременно электрическое и магнитное поле, то есть будет излучаться электромагнитная волна, распространяющаяся в пространстве со скоростью света. Электромагнитная волна ‒ распространяющееся в пространстве электромагнитное поле. Уравнения плоской гармонической электромагнитной волны, распространяющейся вдоль оси Х декартовой системы координат, имеют вид: 𝐸⃗ = 𝐸⃗ 𝑚 𝑐𝑜𝑠(𝜔𝑡 − 𝑘𝑥 + 𝜑0), Н⃗ = Н⃗ 𝑚 𝑐𝑜𝑠(𝜔𝑡 − 𝑘𝑥 + 𝜑0), где (ωt − kx + 𝜑0) – фаза волны; 𝑘 = 𝜔⁄𝑣 = 2𝜋⁄𝜆 – волновое число; 𝜔– циклическая частота волны; 𝐴 – модуль амплитуды светового вектора (A = E⃗ m). Расстояние, на которое распространяется электромагнитная волна в среде за время одного периода колебаний Т, называется длиной волны и определяется как 𝜆 = 𝜗Т. Связь длины электромагнитной волны с периодом Т и частотой n колебаний в вакууме 𝜆 = сТ, 𝜆 = с⁄𝜈. Электромагнитная волна называется монохроматической, если ее векторы E⃗ и Н⃗ совершают гармонические колебания постоянной одинаковой частоты, называемой частотой волны. Электромагнитная волна может иметь любое значение частоты. В соответствии с частотой существуют разные способы возбуждения электромагнитных волн. Электромагнитное излучение возникает в следующих случаях. Изменяющиеся со временем электрические токи порождают электромагнитное излучение. В этом случае излучающей системой является открытый колебательный контур, в частности, вибратор Герца (радиоволны низкой частоты). Отдельные ускоренно движущиеся электрически заряженные частицы испускают электромагнитные волны. Это происходит, например, вследствие процессов, совершаемых в ламповых или полупроводниковых приборах (радиоволны высокой частоты). Торможение быстрых электронов в веществе также вызывает излучение (тормозное рентгеновское излучение). Электромагнитное излучение создают атомы, молекулы и другие квантовые системы при квантовых переходах. Все волны оптического излучения (инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение), а также рентгеновское излучение (характеристическое) связаны с переходами атомов из возбужденного состояния в состояние с меньшей энергией. Гамма-излучение испускается атомными ядрами. На большом расстоянии от излучателя электромагнитные волны будут плоскими. Волновые уравнения плоской гармонической электромагнитной волны, распространяющейся вдоль оси Х, записываются как Основные свойства электромагнитных волн: 1. скоростью распространения υ электромагнитной волны в среде называется фазовая скорость (скорость распространения фазы колебаний): 𝜗 = 1/√𝜀0𝜇0 = 1/√𝜀𝜇 = с/√𝜀𝜇. 2. векторы напряженностей 𝐸⃗ и Н⃗ электрического и магнитного полей волны и вектор скорости распространения волны ur взаимно перпендикулярны и образуют правовинтовую систему. Это свойство электромагнитной волны не зависит от выбора координатной системы; 3. в распространяющейся электромагнитной волне колебания электрического и магнитного полей происходят в фазе. Между мгновенными значениями E⃗ и Н⃗ (E⃗ и В⃗ ) в любой точке существует определенная связь, а именно: √𝜀0𝜀Е = √𝜇0𝜇Н.