Электромагнитные волны. Обобщая результаты опытов X
Обобщая результаты опытов X. К. Эрстеда по воздействию электрического тока на магнитную стрелку, опытов Фарадея по электромагнитной индукции и других фактов, Максвелл создал в рамках классической физики теорию электромагнитного поля.
В основе теории Максвелла лежат два положения: а) всякое переменное электрическое поле порождает магнитное и б) всякое переменное магнитное поле порождает электрическое (явление электромагнитной индукции).
Взаимное образование электрических и магнитных полей приводит к понятию электромагнитной волны — распространение единого электромагнитного поля в пространстве.
Если распространение плоской механической волны описывалось одним уравнением (5.48), то распространение плоской электромагнитной волны описывается двумя уравнениями — соответственно для электрической и магнитной компонент единого электромагнитного поля:
здесь Е и В соответственно напряженность электрического поля и магнитная индукция, Ет и Вт — их амплитудные значения.
Векторы Е, В и v (скорость распространения волны) взаимно перпендикулярны (см. рис. 14.17).
В теории Максвелла было получено выражение для скорости распространения электромагнитной волны
уме, е и ц — соответственно диэлектрическая и магнитная проницаемости, б0 и ц0 — соответственно электрическая и магнитная постоянные.
Таким образом, скорость распространения электромагнитных волн равна скорости света. Это послужило основанием для создания Максвеллом электромагнитной теории света.
Сопоставляя (14.52) и выражение для показателя преломления п = c/v, можно установить связь между п и диэлектрической и магнитной проницаемостями:
Объемная плотность энергии электромагнитного поля складывается из объемных плотностей энергии
электрического (12.46) и магнитного(13.8) полей:
Плотность потока энергии волн (интенсивность волны) получим из общей формулы (5.54), подставляя в нее (14.58) и (14.52):
Из (14.56) можно получить выражение, если подставить это выражение в (14.59), то получим:
Как видно, интенсивность электромагнитной волны пропорциональна квадрату амплитуды напряженности электрического поля. Заметим, что аналогичная связь между интенсивностью и амплитудой существует и для механических волн [см. (5.56)].
Дата добавления: 2015-06-22; просмотров: 654;