3.3 Поток энергии электромагнитной волны, вектор Пойнтинга

Вектор плотности потока энергии электромагнитной волны называется вектором Умова-Пойнтинга, или чаще просто вектором

Пойнтинга Р:

Вопр 4.1 принцип суперпозиции волн. Стоячие волны

Принцип суперпозиции волн заключается в следующем: в линейных средах волны распространяются независимо друг от друга, то есть волна не изменяет свойства среды, и другая волна распространяется так, будто первой волны нет. Это позволяет вычислять итоговую волну как сумму всех волн, распространяющихся в данной среде.

При сложении двух или более синусоидальных волн результирующая волна в общем случае уже не будет синусоидальной.

Стоячие волны

Когда две одинаковые волны с равными амплитудами и периодами распространяются навстречу друг другу, то при их наложении возникают стоячие волны. Стоячие волны могут быть получены при отражении от препятствий

1.в стоячей волне не происходит перенос энергии, а лишь перекачка из Wp в Wk

2.фаза стоячей волны = wt

3.в бегущей волне амплитуда постоянна а в стоячей в разный момент времени разная

4.2 Явление интерференции, условие интерференции, перераспределение энергии, особенности интерференции в оптике

Явление интерференции возникает при наложении когерентных волн.

Когерентные волны - это волны, имеющие одинаковые частоты, постоянную раз-ность фаз, а колебания происходят в одной плоскости.

Постоянное во времени явление взаимного усиления и ослабления колебаний в разных точках среды в результате наложения когерентных волн называется

интерференцией. В результате в пространстве образуется устойчивая картина чередования областей усиленных и ослабленных колебаний

Распределение энергии при интерференции.

Наличие минимума в точке С означает: энергия W сюда не поступает.

Наличие максимума в точке С означает: происходит увеличение за счет перераспределения энергии в пространстве. Так как энергия пропорциональна квадрату амплитуды, ТО при увеличении амплитуды в 2 раза энергия увеличивается в 4 раза. Это означает, что в точку С поступает энергия в 4 раза больше энергии одного вибратора при условии: энергии вибраторов равны.

Интерференция присуща волнам любой природы (механическим, электромагнитным).

Необходимые условия для наблюдения интерференции:

1. волны должны иметь одинаковые (или близкие) частоты, чтобы картина, получающаяся в результате наложения волн, не менялась во времени (или менялась не очень быстро, что бы еѐ можно было успеть зарегистрировать);

2. волны должны быть однонаправленными (или иметь близкое направление); складываемые волны должны иметь одинаковые волновые векторы (или близконаправленные).

Волны, для которых выполняются эти два условия, называются КОГЕРЕНТНЫМИ. Первое условие иногда называют временной когерентностью, второе -

пространственной когерентностью.

4.3 связь максимумов и минимумов интерференции с разностью фаз.

Максимум интерференционной картины будет наблюдаться при условии синфазного сложения колебаний волн источников

что синфазное сложение колебаний имеет место при условии кратности оптической разности хода целому числу длин волны в среде :

Аналогичным образом можно найти положения минимумов интерференционной

картины двух источников, определяемые координатами , если положить оптическую разность хода кратной нечѐтному числу полуволн:

где - произвольное целое число, равное.

рассматриваемой интерференционной картине положения соседних интерференционных максимумов и минимумов находятся на

одинаковом расстоянии друг от друга и не зависят от того, насколько эти максимумы удалены от центра интерференционной картины. Это свойство максимумов и минимумов позволяет определить ширину интерференционной полосы.

• Связь разности фаз Δφ колебаний с оптической разностью хода волн

Δφ=2πΔ/λ..

• Условие максимумов интенсивности света при интерференции

Δ=±kλ (k=0,l,2,3, …).

• Условие минимумов интенсивности света при интерференции

Δ=±(2k+1) (λ/2).