КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

описывает некоторую волну. Следовательно, электромагнитные поля действительно могут существовать в виде электромагнитных волн. Фазовая скорость электромагнитных волн определяется выражением

В вакууме ( 1, 1) c , n 1. Поскольку 1

скорость электромагнитной волны в среде всегда меньше, чем в вакууме, т.е. c .

Длина электромагнитной волны

одинаковых фазах, причѐм мгновенные значения напряжѐнностей электрического и магнитного полей электромагнитной волны в любой

51

E

Источником электромагнитных волн может быть любой колебательный контур или проводник, по которому течѐт переменный ток. Однако излучающая способность источника определяется его формой, размерами и частотой колебаний. Чтобы излучение играло заметную роль, необходимо увеличить объѐм пространства, в котором электромагнитное поле создаѐтся. Поэтому для получения электромагнитных волн непригодны закрытые колебательные контуры (рис. 17), т.к. в них электрическое поле сосредоточено между обкладками конденсатора, а магнитное – внутри катушки индуктивности.

Герц в своих опытах, уменьшая число витков катушки и площадь пластин конденсатора, а также раздвигая их, совершил переход от закрытого колебательного контура к открытому колебательному контуру (вибратору Герца), представляющему собой два стержня, разделѐнных искровым промежутком. Колебания в такой системе поддерживаются за счѐт источника э.д.с., подключѐнного к обкладкам конденсатора, а искровой промежуток применяется для того, чтобы увеличить разность потенциалов, до которой первоначально заряжаются обкладки.

Возможность обнаружения электромагнитных волн указывает на то, что они переносят энергию. Объѐмная плотность энергии электромагнитной волны равна сумме плотностей энергий электрического и магнитного полей:

52

Учитывая выражение (127), получим, что плотности электрического и магнитного полей в каждый момент времени одинаковы, т.е. wэл. wм. .

Поэтому w 2wэл. 0 E 2 0 0 EH.

Умножив плотность энергии на скорость распространения волны в среде из формулы (126), получим плотность потока энергии, т.е. энергию, переносимую волной за единицу времени через единичную площадку, расположенную перпендикулярно к направлению распространения волны:

направлением распространения волны правовинтовую систему, то

направление вектора EH совпадает с направлением переноса энергии,

а модуль этого вектора равен EH . Следовательно, вектор плотности

потока электромагнитной энергии (вектор Умова-Пойнтинга):

S EH .

53

Шкала электромагнитных волн

0,3 1,5 104 м ( 2 104 109 Гц) - радиоволны;

1мм 0,3м ( 109 31011 Гц) - сверхвысокочастотное

излучение (СВЧ);

7,8 10 7 м 1мм ( 31011 3,85 1014 Гц) -

ультрафиолетовое излучение (УФ);

излучение;10 12 м ( 31020 Гц) - -излучение.

ЛИТЕРАТУРА

1.Савельев И.В. Курс общей физики (т.1). М.: Наука, СПб.: Лань,

2006.

2.Савельев И.В. Курс общей физики (т.3). М.: Наука, СПб.: Лань,

2006.

3.Трофимова Т.И. Курс физики. М.: Высш. Шк., 2004.

54

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Какие колебания называются гармоническими?

2.Что называется одномерным классическим осциллятором?

3.Написать уравнение гармонических колебаний.

4.Что называется пружинным маятником? Чему равен его период?

5.Что называется математическим маятником? Чему равен его период?

6.Что называется период физического маятника? Чему равен его период?

7.Что называется приведѐнной длиной физического маятника?

8.Какие колебания получаются при сложении однонаправленных колебаний?

9.Какие колебания получаются при сложении взаимноперпендикулярных колебаний?

10.Написать уравнение затухающих колебаний.

11.Написать уравнение вынужденных колебаний.

12.Как происходят электрические колебания в колебательном контуре?

13.Чему равен период собственных колебаний в колебательном контуре?

14.Что такое импеданс?

15.Что называется волной?

16.Написать уравнение бегущей волны.

17.Что такое интерференция волн?

18.Что такое стоячая волна?

19.Как возникают электромагнитные волны?

20.Написать вектор Умова-Пойнтинга.

55

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОЛЕБАНИЯХ. ОДНОМЕРНЫЙ КЛАССИЧЕСКИЙ

56

Егорова С.И., Егоров И.Н., Кунаков В.С., Лемешко Г.Ф., Наследников Ю.М.

КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

Учебное пособие

Редактор О.А. Водолазова Компьютерная обработка И.В.Кикичева

Тем план 2009, поз.

_______________________________________________________________

В печать Объѐм 3,5 усл. п. л. Офсет. Формат 60х84/64.

Бумага тип №3. Заказ №43. Тираж 300. Цена «С».

Издательский центр ДГТУ Адрес университета и полиграфического предприятия:

57