Из уравнения Максвелла вытекает существование электромагнитных волн
Это типичные волновые уравнения. Они неразрывно связаны друг с другом, т.к. получены из уравнений Максвелла, каждое из которых содержит 
и 
.
С – скорость распространения волн в вакууме (закон Максвелла)
Что совпадает со скоростью света в пустоте.
Плоская электромагнитная волна
Среда непроводящая с ε, μ. Пусть 
. Тогда волновое уравнение для 
Волновое уравнение для 
Вдоль оси х идет распространение волны, волновые поверхности и перпендикулярны х. Электрическое поле вдоль – у , магнитное – вдоль z .
Решения уравнений:
Моментальная фотография плоской электромагнитной волны ( и образуют с направлением распространения волны правовинтовую систему).
Колебания электрического и магнитного векторов в электромагнитной волне происходят с одинаковой фазой и амплитуды связаны
Вывод Максвелла – доказательство поперечности электромагнитных волн
Энергия электромагнитных волн
Электромагнитные волны переносят энергию. Плотность потока энергии равна произведению плотности энергии на скорость волны
Волна в вакууме
Для характеристики переноса энергии волной была введена векторная величина вектор Умова – Пойнтинга 
, численно равная количеству энергии, переносимой в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную к направлению распространения энергии (плотность потока энергии).
|
|
|
Вектор связан с плотностью энергии электромагнитного поля W соотношением
и в данной точке пространства изменяются в одинаковой фазе
и взаимно перпендикулярны и образуют с направлением распространения правовинтовую систему. Поэтому направления и 
совпадают
Формула справедлива и когда электромагнитная волна распространяется в диэлектрике и в проводящей среде. Зная S можно найти поток энергии Ф, т.е. количество энергии, переносимой волной в единицу времени через поверхность F
Импульс и давление электромагнитного поля
Падая на какое – либо тело, электромагнитная волна должна оказывать на него давление.
Пусть плоская волна падает по нормали на плоскую поверхность слабопроводящего тела. (ε=μ=1)
Электрический вектор возбуждает в теле ток плотности:
Ее магнитное поле будет действовать на возникший ток j с силой на единицу объема проводника
Это выражение легко получить из формулы Ампера
|
|
|
Т. к. 
, то направление f совпадает с волны, т.е. перпендикулярно поверхности
Сила, отнесенная к единице площади, дает p . Согласно вычислениям Максвелла:
r – коэффициент отражения.
Это соотношение подтверждено П.Н. Лебедевым с точностью 0,5%.
Из этого факта, что электромагнитные волны оказывают давление на тела, вытекает наличие у поля электромагнитной волны количества движения, которое можно найти, воспользовавшись вторым законом Ньютона
Поверхностному слою с площадью, равной 1, и толщиной dl сообщается импульс в единицу времени:
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 389; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!