Распространение электромагнитного поля в вакууме. Электромагнитные волны

Важным свойством электромагнитного поля является способ­ность существования в отсутствие электрических зарядов и токов. При этом изменение состояния электромагнитного поля носит волновой характер. Переменное электромагнитное поле, распро­страняющееся в пространстве, называется "электромагнитными волнами. Утверждение о существовании электромагнитных волн непосредственно следует из уравнений Максвелла. Чисто мате­матическим путем, преобразуя выражение (2.6), можно получить уравнение, определяющее изменение вектора напряженности электрического поля в пространстве и во времени; в вакууме, при отсутствии электрических зарядов (ρ = 0) и токов ( = 0) оно имеет вид

Здесь - оператор Лапласа (МП 5.2).

Аналогично из выражения (2.8) получается уравнение для вектора магнитной индукции :

Уравнения (2.19) и (2.20) по структуре идентичны гак назы­ваемому волновому уравнению, описывающему распространение возмущения любой физической природы в однородной изотроп­ной непоглощающей среде:

где S - физическая величина, характеризующая возмущение, рас­пространяющееся в среде со скоростью ν.

Сопоставление (2.19), (2.20) и (2,21) показывает, что в случае электромагнитных волн скорость их распространения в вакууме равна

т. e. совпадает со скоростью распространения света и вакууме. Это, в частности, дало Максвеллу основание для гипотезы об электромагнитной природе света. Существование электромагнитных волн было экспериментально доказано Г. Герцем в 1888 г.