2. Свойства Электромагнитных Волн

Электромагнитные волны (ЭМВ) — это поперечные волны, распространяющиеся в пространстве.

• Скорость распространения: В вакууме все ЭМВ распространяются с фундаментальной скоростью света:

• Взаимная ориентация векторов: ЭМВ являются поперечными: векторы напряжённости электрического поля ( ), магнитной индукции ( ) и скорости распространения ( ) взаимно перпендикулярны.

• Связь векторов и : В вакууме векторы и колеблются синфазно (их максимумы и минимумы совпадают), а их модули связаны соотношением:

• Перенос энергии: ЭМВ переносят энергию. Плотность потока энергии (интенсивность) определяется вектором Пойнтинга ( ).

• Перенос импульса: ЭМВ также переносят импульс и, оказывая давление на поверхности, обладают световым давлением.

• Отсутствие среды: ЭМВ не нуждаются в материальной среде для распространения, поскольку они являются колебаниями самого поля.

3. Классификация Электромагнитных Волн

Весь спектр электромагнитных волн — это непрерывная шкала, в которой волны различаются только своей частотой ( ) и длиной волны ( ).

Область спектра	Диапазон длин волн ( )	Примеры и применение
Низкочастотные волны	и более	Электроэнергетика (50/60 Гц).
Радиоволны	От до	Радиосвязь, телевидение, радиолокация, мобильная связь.
Инфракрасное излучение (ИК)	От до	Тепловое излучение, обогревательные приборы, приборы ночного видения.
Видимый свет	От (красный) до (фиолетовый)	Воспринимается человеческим глазом.
Ультрафиолетовое излучение (УФ)	От до	Загар, стерилизация, люминесценция.
Рентгеновское излучение	От до	Медицинская диагностика, структурный анализ (рентгенография).
Гамма-излучение ( )	Менее	Ядерные реакции, радиоактивный распад.

Важное замечание: Несмотря на различные названия, все эти виды излучения имеют единую электромагнитную природу и отличаются лишь количественно (энергией фотонов, частотой и длиной волны).

45. Волновые Уравнения для Электромагнитного Поля. Поперечность Электромагнитных Волн. Плоские Электромагнитные Волны 🌊

1. Волновые Уравнения для Электромагнитного Поля

Волновые уравнения Максвелла — это дифференциальные уравнения в частных производных, которые описывают распространение электрического ( ) и магнитного ( ) полей в пространстве и времени.

Вывод в Вакууме

Для вакуума (или свободного пространства) уравнения Максвелла принимают наиболее простую форму, так как плотность свободных зарядов ( ) и токов проводимости ( ) равны нулю: , .

1. 

4. (с учётом тока смещения)

Беря ротор от Уравнения III и подставляя в него Уравнение IV (и используя векторное тождество , а также Уравнение I, ), получают волновое уравнение для :

Аналогичная процедура, применённая к Уравнению IV, даёт волновое уравнение для :

Скорость Распространения

Эти уравнения имеют стандартный вид волнового уравнения: Отсюда следует, что электромагнитные возмущения распространяются со скоростью :

Численное значение этой скорости совпадает со скоростью света в вакууме: .