загрузка...
загрузка...
На головну

Енергія електромагнітних хвиль. Імпульс електромагнітного поля

  1. III. Промениста енергія.
  2. А) Дія миттєвого імпульсу
  3. Атомна енергія
  4. Больцманівського розподіл молекул по енергіях
  5. У термодинаміки. Внутрішня енергія
  6. ВПЛИВ ТЕМПЕРАТУРИ. ЕНЕРГІЯ АКТИВАЦІЇ
  7. Внутрішня енергія реального газу

Можливість виявлення електромагнітних хвиль вказує на те, що вони переносять енергію. густина  енергії електромагнітної хвилі складається з об'ємних густин електричного і магнітного полів:

 . (24.9)

З огляду на вираз (24.4), отримаємо, що щільність енергії електричного і магнітного полів в кожен момент часу однакова тобто . Тому

 . (24.10)

Помноживши щільність енергії  на швидкість u поширення хвилі в середовищі (див. (24.3)), отримаємо модуль густини потоку енергії:

 . (24.11)

Так як вектори и  взаємно перпендикулярні і утворюють з напрямком поширення хвилі правовінтовую систему, то напрямок вектора [ЕН]збігається з напрямком переносу енергії, а модуль цього вектора дорівнює ЄП. Вектор щільності потоку електромагнітної енергіїназивається вектором Умова- Пойнтинга:

 . (24.12)

вектор  направлений в сторону поширення електромагнітної хвилі, а його модуль дорівнює енергії, яку переносять електромагнітної хвилею за одиницю часу через одиничну площадку, перпендикулярну напрямку поширення хвилі.

Якщо електромагнітні хвилі поглинаються або відбиваються тілами (ці явища підтверджені дослідами Г. Герца), то з теорії Максвелла випливає, що електромагнітні хвилі повинні надавати на тіла тиск. Тиск електромагнітних хвиль пояснюється тим, що під дією електричного поля хвилі, заряджені частинки речовини починають упорядковано рухатися і піддаються з боку магнітного поля хвилі дії сил Лоренца. Однак значення цього тиску є нікчемною. Можна оцінити, що при середній потужності сонячного випромінювання, що приходить на Землю, тиск для абсолютно поглинає поверхні становить приблизно 5 мкПа. У винятково тонких експериментах, які стали класичними, П. М. Лебедєв в 1899 р довів існування світлового тиску на тверді тіла, а в 1910 р.- на гази. Досліди Лебедєва мали величезне значення для утвердження висновків теорії Максвелла про те, що світло являє собою електромагнітні хвилі.

Існування тиску електромагнітних хвиль призводить до висновку про те, що електромагнітного поля притаманний механічний імпульс. Імпульс електромагнітного поля

 , (24.13)

де W - Енергія електромагнітного поля. Висловлюючи імпульс як р = тс (Поле в вакуумі поширюється зі швидкістю с), Отримаємо p = mc = W / c, звідки

 (24.14)

вільного електромагнітного поля є універсальним законом природи. Згідно спеціальної теорії відносності, вираз (24.14) має загальне значення і справедливо для будь-яких тіл незалежно від їх внутрішньої будови.

Таким чином, розглянуті властивості електромагнітних хвиль, які визначаються теорією Максвелла, повністю підтверджуються дослідами Герца, Лебедєва та уведеннями спеціальної теорії відносності, які відіграли вирішальну роль для підтвердження і швидкого визнання цієї теорії.

Вперше електромагнітні хвилі були використані через сім років після дослідів Герца. Повний опис застосування електромагнітних хвиль дати практично неможливо тому немає областей науки і техніки, де б вони не використовувалися. Електромагнітні хвилі використовуються у визначенні точного відстані за допомогою радіосигналів (інтерферометри, нівеліри, теодоліти). За допомогою рентгенівського випромінювання можна визначити дефекти конструкційних матеріалів. Проводиться термообробка (гартування) конструкційних матеріалів.


Оптика



Попередня   127   128   129   130   131   132   133   134   135   136   137   138   139   140   141   142   Наступна

Рівняння біжучої хвилі | Фазова швидкість хвилі, що біжить | Принцип суперпозиції хвиль. групова швидкість | інтерференція хвиль | стоячі хвилі | Основні характеристики звукових хвиль | ефект Доплера | застосування ультразвуку | Прискорення виробничих процесів за допомогою ультразвуку. | Експериментальне отримання електромагнітних хвиль |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати