22.Спектры электромагнитных и акустических волн.

1. Электромагнитные волны

1.Между изменяющимися во времени электрическим и магнитным полем существует взаимосвязь: переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое (электромагнитная индукция), а переменное электрическое поле порождает вихревое магнитное (магнитоэлектрическая индукция). В результате возникает единое электромагнитное поле.

2.Источником электромагнитного поля является переменный ток (ускоренно движущаяся зараженная частица). Так же, как упавший на воду камень, возбуждает волны на поверхности воды, так и при изменении скорости заряженной частицы возникают электромагнитные волны в окружающем пространстве.

3. Электромагнитная волна – возмущение электромагнитного поля, распространяющееся в пространстве. Максвелл предсказал существование электромагнитных волн в 1864 г.

4. Экспериментально их обнаружил Герц в 1887 г. Источником электромагнитных волн стал прямолинейный проводник с промежутком посередине, обладающий свойствами колебательного контура (вибратор Герца). Высокое напряжение, подаваемое к промежутку, вызывало искровой разряд. Такой же разряд возникал в другом вибраторе, концы которого были замкнуты, находящемся на некотором расстоянии от первого. Электромагнитное излучение первого вибратора дошло до второго.

5.Электромагнитные волны существуют и обладают следующими свойствами: •электромагнитное излучение возникает при ускоренном движении электрических зарядов; электромагнитные волны являются гармоническими: вектора напряжённости электрического поля и индукции магнитного поля будут изменяться гармонически.

•энергия излучения пропорциональна квадрату ускорения излучающей заряженной частицы;

•скорость распространения равна скорости света;

•волна поперечная: вектора напряжённости электрического поля и индукции магнитного поля перпендикулярны друг другу и направлению распространения волны.

6.Характеристики электромагнитных волн

•Длина волны – расстояние, на которое распространяется волна за период колебания её источника λ = vТ

•Плоскополяризованная волна – это волна, в которой колебаниям вектора напряжённости электрического поля и индукции магнитного поля соответствует только одна пара взаимно перпендикулярных плоскостей. Плоскость поляризации определяется плоскостью, в которой происходит изменение вектора напряжённости электрического поля.

•Точечный источник электромагнитного излучения - источник, размерами которого по сравнению с расстоянием до него можно пренебречь.

•Фронт волны – это поверхность постоянной фазы напряжённости электрического поля и индукции магнитного поля. Луч показывает направление распространения поля. Луч перпендикулярен фронту волны.

• Объёмная плотность энергии электромагнитного поля складывается из объёмной плотности электрического и магнитных полей равных друг другу в любой момент времени.

• Энергия электромагнитного излучения в объёме пространства равна W=wV=εεoEд2·c∆tS=0,5εεoEм2·c∆t S

•Поток энергии электромагнитной волны – мощность электромагнитного излучения. P =W/∆t

•Плотность потока энергии электромагнитной волны - мощность излучения, приходящаяся на 1 м2 - P/ S.

• I = Pср/S = cεεoE2 интенсивность – среднее значение плотности потока электромагнитной волны – среднее значение энергии, падающей на единицу поверхности в единицу времени. Зависимость интенсивности от расстояния до источника и от частоты излучения:

1.Интенсивность излучения точечного источника обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника I~1/r2, т.к. площадь сферы, внутри которой распространяется поле S = 4πr2.

2.Интенсивность прямо пропорциональна четвёртой степени её частоты I~ω4.

•Электромагнитная волна переносит не только энергию, но и импульс p =W/c.

•Давление волны на поверхность P = 2I/c. Сила радиационного давления Солнца на земной шар около 600000 кН.