60. Энергия электромагнитной волны. Плотность потока электромагнитной энергии. Вектор Пойнтинга.

Плотность энергии электромагнитного поля равна сумме плотностей для электрического и магнитного полей (при отсутствии сегнетоэлектриков и ферромагнетиков):

. (11)

Импульс электрома­гнитного поля

где W — энергия электромагнитного поля. Выражая импульс как р=тс (поле в ваку­уме распространяется со скоростью с), получим р=тс= W/c, откуда

Учитывая (2), получим, что для каждого момента времени, тогда

.Пойнтинг ввел понятие вектора плотности потока энергии:

(12)

Поток Ф электромагнитной энергии равен

.

- вектор Умова- Пойтинга. Он направлен в сторону распространения эл/магн волны, а его модуль равен энергии, переносимой эл/магн волной за единицу времени сквозь единичную площадку, перпендикулярно направлению распространению волны.

Плотностью потока электромагнитного излучения называют отношение электромагнитной энергии W, проходящей за времяt через перпендикулярную лучам поверхность площадью S, к произведению площади S на времяt:

Фактически это мощность электромагнитного излучения (энергия в единицу времени), проходящего через единицу площади поверхности. Плотность потока излучения в СИ выражают в ваттах на квадратный метр (Вт/м²). Иногда эту величину называют интенсивностью волны.

61. Свет как электромагнитная волна. Дисперсия света. Интерференция и дифракция волн.

Интерференция световых волн

В 60-е годы XIX века Максвеллом были установлены общие законы электромагнитного поля, которые привели его к заключению, что свет – это электромагнитные волны. Важным подтверждением такой точки зрения послужило совпадение скорости света в вакууме с электродинамической постоянной:

Интерференция света — одно из проявлений его волновой природы, возникает, например, при отражении света в тонкой воздушной прослойке между плоской стеклянной пластиной и плосковыпуклой линзой

Диспе́рсия све́та (разложение света) — это явление, обусловленное зависимостью абсолютного показателя преломления вещества от частоты (или длины волны) света (частотная дисперсия), или, то же самое, зависимость фазовой скорости света в веществе от длины волны (или частоты).

Интерференцией волн называется явление наложения волн, при котором происходит их взаимное усиление в одних точках пространства и ослабление – в других. Постоянная во времени (стационарная) интерференционная картина возникает только при сложении волн равной частоты с постоянной разностью фаз. Такие волны и возбуждающие их источники называют когерентными.

Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий. Как показывает опыт, свет при определенных условиях может заходить в область геометрической тени. Если на пути параллельного светового пучка расположено круглое препятствие (круглый диск, шарик или круглое отверстие в непрозрачном экране), то на экране, расположенном на достаточно большом расстоянии от препятствия, появляется дифракционная картина – система чередующихся светлых и темных колец. Если препятствие имеет линейный характер (щель, нить, край экрана), то на экране возникает система параллельных дифракционных полос.

Первый эксперимент по наблюдению интерференции света в лабораторных условиях принадлежит И. Ньютону. Он наблюдал интерференционную картину, возникающую при отражении света в тонкой воздушной прослойке между плоской стеклянной пластиной и плосковыпуклой линзой большого радиуса кривизны (рис. 3.7.1). Интерференционная картина имела вид концентрических колец, получивших название колец Ньютона

Интерференция световых волн:От одного источника  через щель  А формировались  два пучка света ( через щели В и С), далее пучки света падали на экран Э. Так как  воны от  щелей В и С были когерентными, на экране можно было наблюдать интерференционную картину: чередование светлых и темных полос. Светлые полосы – волны усиливали друг друга  (соблюдалось условие максимума). Темные полосы – волны складывались в противофазе и гасили друг друга (условие минимума).