Энергия электромагнитной волны. Вектор Пойнтинга

Рассмотрим электромагнитную волну в вакууме. Плотность энергии волны складывается из энергии, связанной с электрическим и магнитным полями:

. (22.20)

Поскольку электрическая и магнитная составляющие электромагнитной волны изменяются синфазно, то соотношение между амплитудными значениями составляющих ( ,(22.30)) остается справедливым для мгновенных значений, и вакууме ( ) может быть записано в виде:

. (22.21)

Воспользуемся (22. 21) и представим плотность энергии в виде:

. (22.22)

Следовательно, модуль вектора плотности потока энергии электромагнитной волны, равен произведению плотности энергии на скорость распространения волны :

. (22.23)

Векторное произведение направлено в сторону распространения волны, поэтому справедливо векторное соотношение:

. (22.24)

Вектор плотности потока электромагнитной энергии называется вектором Пойнтинга. Можно показать, что соотношение (22.24) остается справедливым и в тех случаях, когда электромагнитная волна распространяется не в вакууме, а в диэлектрической или проводящей среде.

По определению, интенсивностью электромагнитной волны называется среднее значение модуля вектора Пойнтинга волны:

. (22.25)