11. Электромагнитные волны. Основные характеристики электромагнитных волн.

Электромагнитная волна – это процесс распространения в простран-

стве колебаний электрического и магнитного полей (колебаний напряженно-

сти Е и Н). Эта волна переносит энергию электромагнитного поля.

Основные характеристики:

Длинна волны λ

Период/Частота волны T/v

Скорость волны V

Поляризация волны

Энергия волны – энергия, заключенная в электромагнитном поле

Импульс волны -

12. Энергия и импульс электромагнитной волны.

Из теории Максвелла следует, что электромагнитные волны оказывают

на тела давление. Такое давление объясняется тем, что под действием элек-

трического поля волны заряженные частицы вещества (например, электро-

ны) начинают упорядоченно двигаться.

Существование давления электромагнитных волн позволяет утвер-

Существование давления электромагнитных волн позволяет утверждать, что электромагнитное поле имеет механический импульс

P=W/c=mc, где с – скорость света

W – энергия эл.маг. поля.

Энергия волны – энергия, заключенная в электромагнитном поле

W=mc^2

13. Интерференция световых волн. Сложение когерентных колебаний.

Интерференцией световых волн называется явление наложения волн, при котором происходит их устойчивое во времени взаимное усиление в одних точках пространства и

ослабление в других.

Результат интерференции световых волн можно наблюдать на экране в виде чередующихся светлых и темных мест, совокупность которых называется интерференционной картиной

Сложение когерентных колебаний

Рассмотрим две бесконечные мо-

нохроматические световые волны, пришедшие в точку наблюдения Р от ис-

точников света S1 и S2 (рис. 1.13). Расстояния от источников света до точки

Р равны x1 и x2 соответственно. В этой точке гармонические колебания век-

торов напряженности электрического поля равной частоты складываются

Е1= А1cos(ωt+Ф1)

Е2= А2cos(ωt+Ф2)

А – амплитуда, Ф – начальная фаза колебаний, ω – частота колебаний

Ф1 = (2π/λ)х1 + φ1

Ф2 = (2π/λ)х2 + φ2

Пусть направления колебаний векторов Е1 и Е2 совпадают. Тогда ре-

зультатом сложения является гармоническое колебание с той же частотой

ω. Амплитуда результирующего колебания

Далее предполагаем, что φ1 = φ2, т. е. начальные фазы колебаний в

Далее предполагаем, что φ1 = φ2, т. е. начальные фазы колебаний в

источниках света S1 и S2 совпадают (две когерентные волны получены раз-

делением одной волны, исходящей из некоторого источника).

Поскольку интенсивность волны пропорциональна квадрату ампли-

Поскольку интенсивность волны пропорциональна квадрату амплитуды колебаний, для результирующей интенсивности света в точке наблюдения имеем

Где I – интенсивность,  = Ф2-Ф1 – разность фаз интерферирующих волн

14. Разность фаз и разность хода. Условие существования интерференционных максимумов и минимумов.

Разность фаз и разность хода

Пусть источники света S1 и S2 излучают синфазные когерентные волны (φ1 = φ2). Тогда разность фаз двух волн, пришедших в точку наблюдения Р, будет зависеть только от пути, который прошла каждая волна, и показателя преломления среды. Волна от источника S1 прошла до точки Р путь x1 (этот путь называется геометрическим ходом волны). Геометрический ход волны от источника S2 до точки наблюдения x2.

Оптическая длина пути равна произведению абсолютного показателя преломления среды на геометрический ход волны. Оптическая разность хода двух волн

да двух волн

n – показатель преломления среды

Начальная разность фаз колебаний в точке наблюдения интерферен-

ции P связана с оптической разностью хода соотношением

λ0 – длинна волны в вакууме

Таким образом, результат интерференции двух волн определяется величиной ∆ (оптической разностью хода волн).

Условие существования интерференционных максимумов и минимумов.

Максимумы наблюдаются в тех точках пространства, где

(разность фаз = четному кол-ву )

Или

(оптическая разность хода в этом случае равна четному числу полуволн)

Минимумы наблюдаются в тех точках пространства, где

(разность фаз = нечетному кол-ву )

Или

(оптическая разность хода в этом случае равна нечетному числу полуволн)