4. Тиск електромагнітних хвиль. Імпульс електромагнітного поля

Якщо електромагнітні хвилі поглинаються або відбиваються тілами (ці явища підтверджені дослідами Р. Герца), то з теорії Максвелла випливає, що електромагнітні хвилі повинні тиснути на тіла. Тиск електромагнітних хвиль пояснюється тим, що під дією електричного поля хвилі заряджені частинки речовини починають впорядковано рухатися і піддаються з боку магнітного поля хвилі дії сил Лоренца. Проте значення цього тиску надто мале. Можна оцінити, що при середній потужності сонячного випромінювання, що приходить на Землю, тиск для абсолютно поглинаючої поверхні складає приблизно 5 мкПа.

Існування тиску електромагнітних хвиль приводить до висновку про те, що електромагнітному полю властивий механічний імпульс. Імпульс електромагнітного поля виражається залежністю:

,

де – енергія електромагнітного поля.

5. Шкала електромагнітних хвиль

Електромагнітні хвилі, мають широкий діапазон частот (довжин хвиль) і відрізняються за способами їх генерації і реєстрації, а також за своїми властивостями. В таблиці представлені різні види електромагнітних хвиль, хоча слід зазначити, що межі між різними їх видами умовні.

Вид випромінювання	Довжина хвилі, м	Частота хвилі, Гц	Джерело випромінювання
Радіохвилі	10^-3– 10^-4	3·10^5– 3·10^12	Коливальний контур Вібратор Герца Ламповий генератор
Світлові хвилі: інфрачервоне випромінювання видиме світло ультрафіолетове випромінювання	5·10 ^– 4– 8·10^–7 8·10 ^–7– 4·10^–7 4·10 ^–7– 10^–9	6·10^11– 3,75·10^14 3,75·10^14– 7,5·10^14 7,5·10^14– 3·10^17	Лампи Лазери
Рентгенівське випромінювання	2·10^-9– 6·10^-12	l,5·10^17– 5·10^19	Трубка Рентгена Радіоактивний розпад
- випромінювання	< 6·10 ^–12	> 5·10^19	Ядерні та космічні процеси

Лекція 19 Інтерференція хвиль

1. Інтерференція хвиль. Умови виникнення максимумів та мінімумів інтерференції. Оптична довжина шляху, оптична різниця ходу

Узгоджене протікання в часі і просторі декількох коливальних або хвильових процесів пов'язують з поняттям когерентності.

Когерентні хвилі – це хвилі, у яких різниця їх фаз залишається постійною в часі. Такими хвилями можуть бути лише хвилі, що мають однакову частоту, тобто цій умові задовольняють монохроматичні хвилі, тобто хвилі, які необмежені в просторі і мають лише одну визначену і строго постійну частоту.

Зазначимо, що жодне реальне джерело не дає строго монохроматичного світла. Тому хвилі, що випромінюються будь-яким незалежним джерелом світла, завжди некогерентні.

Розглянемо накладення двох когерентних хвиль.

Явище накладення в просторі двох (або декількох) когерентних хвиль в різних точках цього простору, при якому відбувається посилення або ослаблення результуючої хвилі – залежно від співвідношення між фазами цих хвиль називається інтерференцією хвиль.

Розглянемо накладення двох когерентних сферичних хвиль і, тобто хвиль, хвильові поверхні яких мають вид концентричних сфер, які збуджуються точковими джереламиі(рис. 19.1), що коливаються з однаковими амплітудоюі частотоюі постійною різницею фаз:

де і– відстані від джерел хвиль до точкиВ , що розглядається; – хвильове число;і– початкові фази обох сферичних хвиль, що накладаються.

Рис. 19.1

Квадрат амплітуди результуючої хвилі в точці В дорівнює:

.

Оскільки для когерентних джерел різниця початкових фаз , результат накладення двох хвиль в різних точках залежить від величини, яка називаєтьсярізницею ходу хвиль.

В точках, де

(*)

спостерігається інтерференційний максимум: амплітуда результуючого коливання .

В точках, де

(**)

спостерігається інтерференційний мінімум: амплітуда результуючого коливання .

Величинаназивається відповіднопорядком інтерференційного максимумаабо мінімума.

Умови (*) і (**) зводяться до того, що

.

Це рівнянням гіперболи з фокусами в точках і. Отже, геометричне місце точок, в яких спостерігається посилення або послаблення результуючого коливання, є сімейством гіпербол (рис. 19.1), що відповідають умові . Між двома інтерференційними максимумами (на рис. 19.1 суцільні лінії) знаходяться інтерференційні мінімуми (на рис. 19.1 штрихові лінії).