Энергия электромагнитной волны

Полная энергия волны складывается из суммы электрической и магнитной энергий:

Энергия электромагнитной волны - student2.ru .

Удобнее представлять энергию через объёмную плотность энергии волны:

Энергия электромагнитной волны - student2.ru

Согласно закону сохранения энергии Энергия электромагнитной волны - student2.ru , т.к. векторы Энергия электромагнитной волны - student2.ru и Энергия электромагнитной волны - student2.ru колеблются в одной фазе. Поэтому можно записать

Энергия электромагнитной волны - student2.ru .

Плотность потока энергии электромагнитной волны определяется как

Энергия электромагнитной волны - student2.ru .

Здесь Энергия электромагнитной волны - student2.ru ; Энергия электромагнитной волны - student2.ru скорость света в вакууме, поэтому

Энергия электромагнитной волны - student2.ru .

Подставив значения векторов Энергия электромагнитной волны - student2.ru и Энергия электромагнитной волны - student2.ru , получим

Энергия электромагнитной волны - student2.ru ,

а так выражается векторное произведение двух векторов, следовательно, Энергия электромагнитной волны - student2.ru является вектором:

Энергия электромагнитной волны - student2.ru вектор Умова-Пойнтинга, направлен в сторону распространения волны

Энергия электромагнитной волны - student2.ru Энергия электромагнитной волны - student2.ru

Шкала электромагнитных волн.

Длина электромагнитной волны связана с периодом (и частотой Энергия электромагнитной волны - student2.ru ) формулой

Энергия электромагнитной волны - student2.ru .

Из теории Максвелла следует, что различные электромагнитные волны имеют одинаковую природу и могут быть представлены в виде единой шкалы электромагнитных волн. Волны разных диапазонов возбуждаются различными физическими процессами, но имеют одинаковые свойства:

1) низкие частоты –возбуждаются электрическими токами:

2) радиоволны –создаются в колебательных контурах;

3) ИК –волны, возбуждаются процессами, происходящими при вращательном, колебательном движении молекул и атомов;

4) видимое излучение –возбуждаются возбуждением электронов в атомах;

5) УФ – излучение ;

6) Рентгеновское излучение;

7) Энергия электромагнитной волны - student2.ru -излучение.

Деление это не всегда строгое, т.к. некоторые диапазоны перекрываются, хотя источники их различны.

В медицине несколько иная шкала электромагнитных волн:

1) низкие частоты (НЧ до 20 Гц
2) звуковые частоты (ЗЧ) от 20 кГц до 20 кГц
3) ультразвуковые частоты (УЗЧ) от 20 кГц до 200 кГц
4) высокие (ВЧ) от 200 кГц до 30 МГц
5) ультравысокие частоты (УВЧ) от 30 МГц до 300 МГц
6) сверхвысокие частоты (СВЧ) свыше 300 МГц

Наши рекомендации