Электромагнитные

волны

В 60-х годах XIX века шотландский физик Д. К. Максвелл разработал теорию электромагнитного поля.

Основные положения теории Максвелла:

1.Всякое переменное электрическое поле порождает вихревое магнитное.

2.Всякое переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое (основной закон электромагнитной

Уравнения электромагнитной волны.

Взаимное образование электрических и магнитных

полей приводит к понятию электромагнитной волны.

Электромагнитная волна – электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве и переносящие энергию.

E Em cos[ (t x / )] H Hm cos[ (t x / )]

E,Em	- напряженность электрического поля и ее амплитудное
	значение соответственно
H, Hm- напряженность магнитного поля и ее амплитудное
	значение
	- циклическая частота колебаний
t	- время
x	- координата точки пространства
	- скорость распространения волны

0

0

Объемная плотность энергии электромагнитного поля – это суммарная энергия электрического и магнитного полей в единице объема среды:

wэм wэ wм 0 E2 0 H 2

2 2

wэ - объемная плотность энергии электрического поля wм- объемная плотность энергии магнитного поля

- диэлектрическая проницаемость среды- магнитная проницаемость среды

- электрическая постоянная - магнитная постоянная

Электрическая и магнитная составляющие электромагнитного поля в диэлектрике энергетически равноправны:

0 E2 0 H 2

2 2

Следовательно:

wэм 0 E2 0 H 2 H E 0 0

Вектор Умова-Пойнтинга

Вектор Умова-Пойнтинга – вектор плотности потока энергии электромагнитной волны.

I wэм

		1
		0	0

-объёмная плотность энергии электромагнитной волны; - скорость распространения волны.

•Интенсивность волны или плотность потока энергии (I) – величина, равная потоку энергии, переносимой электромагнитной волной через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения волны:

I ФS ,[Вт / м2 ]

I wэм E H

I E H

•Поток энергии (Ф) – величина, равная энергии, переносимой электромагнитной волной через данную поверхность за единицу времени:

ФdEdt ,[Вт]

1/ 0 0 с /

-скорость электромагнитной волны в среде

с - скорость электромагнитной волны в вакууме

Свойства электромагнитных волн:

• Векторы напряженности электрического поля и напряженности магнитного поля Hвзаимно перпендикулярны в каждой точке пространства;

•ЭМВ являются поперечными;

•скорость распространения в вакууме всех видов волн (свет, радиоволны, рентгеновские волны и т.д.) одинакова и равна 3·108м/с;

•ЭМВ переносят энергию и импульс;

•преломление и отражение волн на границе диэлектриков;

•интерференция, дифракция.