1.Электромагнитное поле. Природа света.
Электромагни́тное по́ле — фундаментальное физическое поле, взаимодействующее с электрически заряженными телами, представимое как совокупность электрического и магнитного полей, которые могут при определённых условиях порождать друг друга.Электромагнитное поле (и его изменение со временем) описывается в электродинамике в классическом приближении посредством системы уравнений Максвелла. При переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой электрическое и магнитное поле в новой системе отсчета — каждое зависит от обоих — электрического и магнитного — в старой, и это ещё одна из причин, заставляющая рассматривать электрическое и магнитное поле как проявления единого электромагнитного поля.
Первые теории о природе света - корпускулярная и волновая - появились в середине 17 века. Согласно корпускулярной теории (или теории истечения) свет представляет собой поток частиц (корпускул), которые испускаются источником света. Эти частицы движутся в пространстве и взаимодействуют с веществом по законам механики. Эта теория хорошо объясняла законы прямолинейного распространения света, его отражения и преломления. Основоположником данной теории является Ньютон.В - новый волновой фронт Согласно волновой теории свет представляет собой упругие продольные волны в особой среде, заполняющей все пространство - светоносном эфире. Распространение этих волн описывается принципом Гюйгенса.
Каждая точка эфира, до которой дошел волновой процесс, является источником элементарных вторичных сферических волн, огибающая которых образует новый фронт колебаний эфира
2. Энергия переносимая электромагнитной волной. Вектор Пойнтинга
Электромагнитные волны переносят энергию. При распространении волн возникает поток электромагнитной энергии. Если выделить площадку S (рис. 2.6.3), ориентированную перпендикулярно направлению распространения волны, то за малое время Δt через площадку протечет энергия ΔWэм, равная ΔWэм = (wэ + wм)υSΔt.
Плотностью потока
или интенсивностью I называют
электромагнитную энергию, переносимую
волной за единицу времени через
поверхность единичной площади:
Подставляя сюда
выражения для wэ, wм и υ, можно получить:
Поток энергии в
электромагнитной волне можно задавать
с помощью вектора
направление которого совпадает с
направлением распространения волны, а
модуль равен EB / μμ0. Этот вектор называют
вектором Пойнтинга.
В синусоидальной
(гармонической) волне в вакууме среднее
значение Iср плотности потока
электромагнитной энергии равно
Для
анализа электромагнитных полей, широко
используют вектор Пойнтинга
.Этот
вектор имеет размерность мощности
(энергии в единицу времени), передаваемой
сквозь единицу поверхности, нормальной
к направлению распространения волны,
и определяется следующим соотношением:
В теории электромагнитного
поля довольно большое значение имеет
теорема Умова-Пойнтинга, которая
описывает энергетические соотношения
в поле
Левая часть данного выражения представляет поток вектора Пойнтинга (направленный внутрь объема V) сквозь любую замкнутую поверхность S, ограничивающую некоторый объем V.