Уравнение Максвелла для электромагнитного поля в интегральной форме. Плоская электромагнитная волна и ее свойства. Вектор Умова-Пойтинга. Опыты Герца.
Плоская волна– частное решение Уравнений Максвелла. Напряженность электрического поля такой волны описывается выражением:
волна распространяется в направлении, задаваемом вектором . Здесь – волновой вектор, длина которого равна волновому числу, а направление совпадает с направлением распространения волны.
– уравнение плоской бегущей гармонической волны, где v – скорость,
φ0 - начальная фаза, ω - циклическая частота,A – Амплитуда( максимальное значение колеблющейся величины)
- период,- частота
Свойства плоской волны
1. Волна монохроматическая – колебания напряженностей электрического и магнитного полей происходят на одной частоте,т.е гармонические (по закону sin, cos).
2. Волна плоская –волновая поверхность (поверхность равных фаз, или поверхность постоянной фазы) – плоскость(см. рис 2), т.е. удовлетворяет уравнению плоскости: z=const (в общем случае ). Волновой фронт – это волновая поверхность на границе между возмущенной и невозмущенной частью пространства.
3. Поперечность электромагнитной волны – колебания векторов и перпендикулярны направлению распространения волны .
Вектор Умова-Пойнтинга — вектор плотности потока энергииэлектромагнитного поля, компоненты которого входят в состав компонент тензора энергии-импульса электромагнитного поля. Вектор ПойнтингаS можно определить через векторное произведение двух векторов:
где E и H — векторы напряжённости электрического и магнитного полей.
Опыты Г.Герца
Генрих Герц в своих опытах попытался создать устройство для изучения электромагнитной волны. Для того чтобы получить излучатель электромагнитных волн, Генрих Герц построил так называемый вибратор Герца, сейчас мы называем его передающей антенной.Рассмотрим, как Генрих Герц получил свой излучатель или передающую антенну.Имея в наличии закрытый колебательный контур (1), Герц стал разводить обкладки конденсатора в разные стороны и, в конце концов, обкладки расположились под углом 1800, при этом получилось, что если в этом колебательном контуре происходили колебания, то они обволакивали этот открытый колебательный контур со всех сторон. В результате этого изменяющееся электрическое поле создавало переменное магнитное, а переменное магнитное создавало электрическое и так далее. Этот процесс и стали называть электромагнитной волной.Если к открытому колебательному контуру подключить источник напряжения, то между минусом и плюсом будет проскакивать искра, что как раз и есть ускоренно движущийся заряд. Вокруг этого заряда, движущегося с ускорением, образуется переменное магнитное поле, которое создает переменное вихревое электрическое поле, которое, в свою очередь, создает переменное магнитное, и так далее. Таким образом, по предположению Герца будет происходить излучение электромагнитных волн. Целью эксперимента Герца было пронаблюдать взаимодействие и распространение электромагнитных волн.
Дата добавления: 2016-07-05; просмотров: 4568;