Электромагнитные волны. Колебания и волны. 16

1. Раздел курса «Колебания и волны»

Тема
Электромагнитные волны

2. Переменное магнитное поле порождает переменное вихревое электрическое (рис.1) и наоборот (рис.2).

Рис.1
Рис.2

3. Уравнения Максвелла в интегральной форме

D dS dV , где D 0 E.
S
B
E dl t dS .
Г
S
B dS 0 .
S
D
B
H dl j dS t dS , где H .
Г
S
S
0

4. Используя систему уравнений Максвелла можно решить задачу о нахождении электрического и магнитного полей, созданных в некоторой

точке пространства Р переменным
электрическим током j, текущим по бесконечной
плоскости.

5. Можно показать, что дифференциальные уравнения, полученные из уравнений Максвелла при решении задачи о нахождении

электрического и магнитного поля тока,
текущего в плоскости yz вдоль оси y, имеют вид
Ey
2
0 0
;
x
t
2
2
Hz
Hz
.
0
0
2
2
x
t
2
При этом
Ey
2
Ex Ez 0; H x H y 0;
2
0 Ey 0 H z .

6. Решением этих волновых дифференциальных уравнений являются функции

E y Em cos t kx ,
H z H m cos t kx .
Кроме того, должны выполняться выше
упомянутые соотношения
E x E z 0;
H x H y 0;
0 E y 0 H z .

7. Итак, переменный электрический ток (заряды, движущиеся с ускорением) является источником электромагнитной волны, обладающей

следующими свойствами:

8.

•электромагнитная волна распространяется в
вакууме со скоростью света с = 3·108 м/с;
•электромагнитная волна распространяется в
веществе со скоростью
Vф
c
;
•электромагнитная волна – поперечна, причем,
векторы напряженностей электрического поля E,
магнитного поля H и вектор скорости волны V
образуют правовинтовую тройку.
Свет – электромагнитная волна.

9. Плоская электромагнитная волна

10. Линейно-поляризованная электромагнитная волна

11.

Максвелл Джеймс Клерк (Clerk) (1831-1879)

12.

Максвелл (Maxwell) Джеймс Клерк (Clerk) (18311879), английский физик, создатель классической
электродинамики, один из основоположников
статистической физики, организатор и первый
директор (с 1871) Кавендишской лаборатории.
Развивая идеи М. Фарадея, создал теорию
электромагнитного поля (уравнения Максвелла);
ввел понятие о токе смещения, предсказал
существование электромагнитных волн, выдвинул
идею электромагнитной природы света. Установил
статистическое распределение, названное его
именем. Исследовал вязкость, диффузию и
теплопроводность газов. Показал, что кольца
Сатурна состоят из отдельных тел. Труды по
цветному зрению и колориметрии (диск
Максвелла), оптике (эффект Максвелла), теории
упругости (теорема Максвелла, диаграмма
Максвелла — Кремоны), термодинамике, истории
физики и др.

13. Экспериментальное подтверждение теории Максвелла первым осуществил Г. Герц.

ГЕРЦ Генрих Рудольф (22.02.1857—1.01.1894)

14. Диполь, дипольный момент которого р изменяется со временем (диполь Герца), является источником электромагнитной волны

15. «Фотография» электромагнитной волны, созданной точечным диполем.

Важная особенность: диполь не излучает вдоль
своей оси.