Энергия электромагнитных волн. Вектор Пойнтинга. Интенсивность волны

Объёмная плотность энергии электромагнитной волны складывается из энергии магнитного поля и электрического поля:

Из (17.56): , тогда

Поскольку (17.52), то

. (17.58)

Введём вектор плотности потока энергии (вектор Пойнтинга). Вектор Пойнтинга численно равен энергии, переносимой за единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную лучу, и направлен в сторону переноса энергии волной:

.

За время через площадку будет перенесена энергия, содержащаяся в объёме пространства (рис.17.27):

,

тогда

.

Для вектора :

(17.59)

В бегущей волне и ( , , ) – правая тройка, поэтому векторное произведение направлено так же, как и скорость волны; тогда вектор Пойнтинга можно записать:

(17.60)

Интенсивность волны – это среднее значение модуля вектора плотности потока энергии.

Из (17.57):

Из (17.56а) получим:

,

так как для всех прозрачных для электромагнитного излучения сред (это диамагнетики или парамагнетики).

Для показателя преломления по той же причине:

.

Вывод: интенсивность волны прямо пропорциональна квадрату её амплитуды и показателю преломления среды:

.