Все по ФОЗИ / шпоры5

Распространение полей в неоднородных средах.

Волновая механика устанавливает аналогию распространения волнового импульса в неоднородной среде с движением частицы в потенциальном поле. Впервые подобная аналогия была открыта для света в оптически неоднородной среде и получила название оптико-механической.

Среда: 1)Диспергирующая среда (если гармонические волны различной частоты обладают в среде различными фазовыми скоростями, говорят, что среда обладает дисперсией) 2)Нелинейная среда (при значительных амплитудах волновых полей меняются и средние характеристики среды. В этом случае мы имеем дело с нелинейной средой) 3)Неоднородная среда (если равновесные значения параметров среды меняются от точки к точке U=U(x), то такие среды называют неоднородными) . Скорость распространения гармонических волн в неоднородных средах также будет зависеть от координаты V = V(U(x))

Радиоволны, излучаемые передатчиком, прежде чем попасть в приёмник, проходят путь, который может быть сложным. Способы распространения радиоволн существенно зависят от длины волны λ, от освещённости земной атмосферы Солнцем и от ряда других факторов. Дисперсия звука - зависимость фазовой скорости монохроматических звуковых волн от частоты. Виды дисперсии звука: 1)дисперсия звука, обусловленная физическими свойствами среды (газы, жидкости, эмульсии, растворы электролитов) 2)дисперсия звука, обусловленная наличием границ тела (пластины, стержни, акустические волноводы). Величина дисперсии звука может быть различной в разных веществах.

Электромагнитные волны, их характеристики, свойства и особенности распространения в различных средах.

Электромагнитная волна представляет собой процесс распространения в пространстве изменяющихся электрического и магнитного полей. Основные свойства электромагнитных волн: поглощение; рассеяние; преломление; отражение; интерференция; дифракция; поляризация. Существование электромагнитных волн было предсказано английским физиком Майклом Фарадеем. В 1831 году Фарадей открыл явление электромагнитной индукции - возбуждение электрического тока в замкнутом проводящем контуре, находящемся в переменном магнитном поле. Согласно теории Максвелла, в каждой точке пространства изменение электрического поля создает переменное вихревое магнитное поле, вектора В магнитной индукции которого лежат в плоскости, перпендикулярной к вектору Е напряженности электрического поля. Механическое уравнение, выражающее эту закономерность, называется первым уравнением Максвелла. Изменение во времени индукции магнитного поля создает переменное вихревое электрическое поле, векторы Е напряженности которого лежат в плоскости, перпендикулярной к вектору В. Математическое уравнение, описывающее эту закономерность, называется вторым уравнением Максвелла. Из уравнения Максвелла следует, что возникшее в какой-либо точке изменение во времени магнитного (или электрического) поля будет перемещаться от одной точки к другой, при этом будут происходить взаимные превращения этих полей. В 1865 году Дж. Максвелл теоретически доказал, что электромагнитные колебания распространяются в вакууме с конечной скоростью,

равной скорости света: с = 3 * 10^8 м/с. В 1888 году электромагнитные волны были впервые

экспериментально обнаружены немецким физиком Генрихом Герцем (1857-1894), что сыграло

решающую роль для утверждения максвелловской теории электромагнитных волн. Таким образом, электромагнитные волны - это электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью. Длина электромагнитной волны - расстояние между двумя ближайшими точками, в которых колебания происходят в одинаковых фазах. λ = cT ,где λ - длина волны, с - скорость света в вакууме, Т - период колебаний. При распространении электромагнитных волн в какой-либо другой среде скорость волны изменяется и длина волны:λ = vT, где v - скорость волны в среде. В атмосфере скорость практически можно принять равной скорости света в вакууме. Скорость v электромагнитной волны в среде определяется из формулы Максвелла:

Скорость распространения электромагнитных волн в данной среде совпадает со скоростью света в этой среде, что является одним из обоснований электромагнитной природы света. Распространение электромагнитных волн связано с переносом энергии электромагнитного поля волны, которая переносится в направлении распространения волны. Наряду с энергией электромагнитная волна обладает импульсом. Если волна поглощается, то ее импульс передается тому объекту, который ее поглощает.  Отсюда следует, что при поглощении электромагнитная волна оказывает давление на преграду. Интенсивностью электромагнитной волны называют отношение электромагнитной энергии W, проходящей за время t через перпендикулярную лучам поверхность площадью S, к произведению площади S на время t: 

Единицей измерения является [вт/м ]. Интенсивность электромагнитной волны пропорциональна среднему значению произведения модулей векторов Е и В электромагнитного поля, т.е. пропорциональны квадрату напряженности Е: Среда: 1)Диспергирующая среда (если гармонические волны различной частоты обладают в среде различными фазовыми скоростями, говорят, что среда обладает дисперсией) 2)Нелинейная среда (при значительных амплитудах волновых полей меняются и средние характеристики среды. В этом случае мы имеем дело с нелинейной средой) 3)Неоднородная среда (если равновесные значения параметров среды меняются от точки к точке U=U(x), то такие среды называют неоднородными) .