Электромагниттік өріс үшін толқындық теңдеу. Электромагниттік толқындардың қасиеттері. Умов-Пойнтинг векторы

Электромагниттік өріс үшін толқындық теңдеу. Электромагниттік толқындардың қасиеттері. Умов-Пойнтинг векторы.

Электромагниттік толқындар

Электромагниттік толқындар деп кеңістікте соңғы жылдамдықпен таралатын айнымалы электромагниттік өрісті айтады.

Электромагниттік толқын айнымалы электр өрісі айнымалы магнит өрісін тудырып, ал ол өз тарапынан айнымалы электр өрісін қоздыруынан пайда болады. Электрлік өрістің бар екенін Максвелл теңдеулерінен туындайды: Максвелл теориясының дұрыстығын Герц тәжірибесі, электр және магнит өрістері Максвелл теңдеулеріне толық бағынатындай толқын түрінде таралатынын дәлелдеді.

Кез-келген электрлік тербелмелі контур немесе бойынан айнымалы электр тогы ағып тұрған өткізгіш электромагниттік өрістің көзі бола алады, өйткені электромагниттік толқын қоздыру үшін кеңістікте айнымалы электр өрісі немесе сәйкес айнымалы магнит өрісі тууы керек.

Көздің шығарғыштық қабілеті оның формасымен, өлшемімен және тербеліс жиілігімен анықталады. Толқын шығарудың белгілі бір ролі болуы үшін айнымалы электромагниттік өріс тудырылатын кеңістіктегі көлемді ұлғайту керек. Сондықтан, электромагниттік толқын алу үшін жабық тербелмелі контурлар жарамайды, өйткені электр өрісі конденсатор астарларының арасында шоғырланған, ал магнит өрісі – индуктивтік катушканың ішінде.

Ашық тербелмелі контурға (Герц вибраторы) өту іске асырылған, онда вибраторды қоршап тұрған кеңістіктің айналасында таралатын айнымалы электромагниттік өріс тудырылады.

Электромагниттік толқынның шкаласы

Электромагниттік толқындар вакуумде тербеліс жиілігіне байланыссыз, жарық жылдамдығына тең жылдамдықпен таралады.

Электромагниттік толқындар, жиіліктің (толқын ұзындығының) кең диапазонына ие бола отырып, генерациялану мен регистрациялану қабілетіне және өзінің қасиетіне байланысты айырылады.

Кестеде электромагниттік толқындардың әртүрлі түрлері көрсетілген, айта кетсе, түрлердің арасындағы шекара шартты түрде берілген.

Сәулелену түрлері Толқын ұзындығы, м. Толқын жиілігі, гц. Шығарғыш көзі.

Радиотолқындар

103 –10-4

3·105–3·1012

Тербелмелі кон-тур, Герц вибра-торы, Массовий излугатель, Лам-палы генератор

Жарық толқындары:

инфрақызыл шығару (сәулелену)

5·10-4–8·10-7

6·10+1–3,75·1014

Лампы

көрінетін жарық

8·10-7–4·10-7

3,75·1014–7,5·1014

Лазерлер

ультракүлгін сәулелену

4·10-7–10-9

7,5·1014–3·1017

Лазерлер

Рентген сәулелену 2·10-9–6·10-12 1,5·1017–5·1019 Рентген трубкасы

-сәулелену <6·10-12 >5·1019 Радиоактивті ыдырау, ядролық процестер, космостық процестер

Электромагниттік толқындардың дифференциалдық теңдеулері

және векторының толқындық теңдеуі. Максвелл теңдеуінің салдары бойынша: заряд пен токтан алыстығы біртекті және изотропты орта үшін айнымалы электромагниттік өрістің кернеулік векторлары мен мына толқындық теңдеуді қанағаттандырады:

мұндағы, –Лаплас операторы, -фазалық жылдамдық.

Осы теңдеуді қанағаттандыратын кез-келген функция қандайда бір толқынды сипаттайды. Осыдан, электромагниттік өріс шын мәнінде электромагниттік толқын түрінде бар бола алады.

Электромагниттік толқынның фазалық жылдамдығы

(1)

мұндағы, , 0 және –сәйкес электрлік және магниттік тұрақтылар,  және  –сәйкес ортаның электрлік