В бегущей электромагнитной волне векторы е и н сдвинуты по фазе на

теория по физике 🧲 колебания и волны

Вспомним, что волна — это колебания, распространяющиеся в пространстве. Механическая волна представляет собой колебания, распространяющиеся в вещественной среде. Тогда электромагнитная волна — это электромагнитные колебания, которые распространяются в электромагнитном поле.

Видео:Раскрытие тайн электромагнитной волныСкачать

Как появляются и распространяются электромагнитные волны

Представьте себе неподвижный точечный заряд. Пусть его окружают еще много таких зарядов. Тогда он будет действовать на них с некоторой кулоновской силой (и они на него). А теперь представьте, что заряд сместился. Это приведет к изменению расстояния по отношению к другим зарядам, а, следовательно, и к изменению сил, действующих на них. В результате они тоже сместятся, но с некоторым запаздыванием. При этом начнут смещаться и другие заряды, которые взаимодействовали с ними. Так распространяется электромагнитные взаимодействия.

Теперь представьте, что заряд не просто сместился, а он начал быстро колебаться вдоль одной прямой. Тогда по характеру движения он будет напоминать шарик, подвешенный к пружине. Разница будет только в том, что колебания заряженных частиц происходят с очень высокой частотой.

Вокруг колеблющегося заряда начнет периодически изменяться электрическое поле. Очевидно, что период изменений этого поля, будет равен периоду колебаний заряда. Периодически меняющееся электрическое поле будет порождать периодически меняющееся магнитное поле. Это магнитное поле, в свою очередь, будет создавать переменное электрическое поле, но уже на большем расстояние от заряда, и т.д. В результате появления взаимно порождаемых полей в пространстве, окружающем заряд, возникает система взаимно перпендикулярных, периодически меняющихся электрических и магнитных полей. Так образуется электромагнитная волна, которая распространяется от колеблющегося заряда во все стороны.

Электромагнитная волна не похожа на те возмущения вещественной среды, которые вызывают механические волны. Посмотрите на рисунок. На нем изображены векторы напряженности → E и магнитной индукции → B в различных точках пространства, лежащих на оси Oz, в фиксированный момент времени. Никаких гребней и впадин среды при этом не появляется.

В каждой точке пространства электрические и магнитные пол меняются во времени периодически. Чем дальше расположена точка от заряда, тем позднее ее достигнут колебания полей. Следовательно, на разных расстояниях от заряда колебания происходят с различными фазами. Колебания векторов → E и → B в любой точке совпадают по фазе.

Длина электромагнитной волны — расстояние между двумя ближайшими точками, в которых колебания происходят в одинаковых фазах.

Длина электромагнитной волны обозначается как λ. Единица измерения — м (метр).

Обратите внимание на рисунок выше. Векторы магнитной индукции и напряженности поля, являющиеся периодически изменяющимися величинами, в любой момент времени перпендикулярны направлению распространения волны. Следовательно, электромагнитная волна — поперечная волна.

Видео:Билет №34 "Электромагнитные волны"Скачать

Условия возникновения электромагнитных волн

Электромагнитные волны излучаются только колеблющимися заряженными частицами. При этом важно, чтобы скорость их движения постоянно менялась, т.е. чтобы они двигались с ускорением.

Наличие ускорения — главное условие возникновения электромагнитных волн.

Электромагнитное поле может излучаться не только колеблющимся зарядом, но и заряженной частицей, перемещающейся с постоянно меняющейся скоростью. Интенсивность электромагнитного излучения тем больше, чем больше ускорение, с которым движется заряд.

Представим заряд, движущийся с постоянной скоростью. Тогда создаваемые им электрическое и магнитное поля будут сопровождать его как шлейф. Только при ускорении заряда поля «отрываются» от частицы и начинают самостоятельное существование в форме электромагнитных волн.

Впервые существование электромагнитных волн предположил Максвелл, который посчитал, что они должны распространяться со скоростью света. Но экспериментально они были обнаружены лишь спустя 10 лет после смерти ученого. Их открыл Герц. Он же подтвердил, что скорость распространения электромагнитных волн равна скорости света: c = 300 000 км/с.

Видео:Электромагнитные волны. Поток энергии. Вектор Умова-Пойтинга.Скачать

Плотность потока электромагнитного излучения

Излученные электромагнитные волны несут с собой энергию. Рассмотрим поверхность площадью S, через которую электромагнитные волны переносят энергию.

На рисунке выше прямые линии указывают направления распространения электромагнитных волн. Это лучи — линии, перпендикулярные поверхностям, во всех точках которых колебания происходят в одинаковых фазах. Такие поверхности называются волновыми поверхностями.

Плотность потока электромагнитного излучения, или интенсивность волны — отношение электромагнитной энергии ΔW, проходящей за время Δt через перпендикулярную лучам поверхность площадью S, к произведению площади S на время Δt.

Плотность потока электромагнитного излучения обозначается как I. Единица измерения — Вт/м 2 (ватт на квадратный метр). Поэтому плотность потока электромагнитного излучения фактически представляет собой мощность электромагнитного излучения, проходящего через единицу площади поверхности.

Численно плотность потока электромагнитного излучения определяется формулой:

Выразим I через плотность электромагнитной энергии и скорость ее распространения с. Выберем поверхность площадью S, перпендикулярную лучам, и построим на ней как на основании цилиндр с образующей cΔt (см. рисунок ниже).

Объем цилиндра: ΔV = ScΔt. Энергия электромагнитного поля внутри цилиндра равна произведению плотности энергии на объем: ΔW = w cΔtS. Вся эта энергия за время Δt пройдет через правое основание цилиндра. Поэтому получаем:

I = w c Δ t S S Δ t . . = w c

Следовательно, плотность потока электромагнитного излучения равна произведению плотности электромагнитной энергии на скорость ее распространения.

Плотность электромагнитной энергии — энергия электромагнитного излучения в единице объема. Обозначается как w. Единица измерения — Дж/м 3 .

Пример №1. Плотность потока излучения равна 6 мВт/м 2 . Найти плотность энергии электромагнитной волны.

w = I c . . = 6 · 10 − 3 3 · 10 8 . . = 2 · 10 − 11 ( Д ж м 3 . . )

Точечный источник излучения

Источники излучения электромагнитных волн могут быть весьма разнообразными. Простейшим является точечный источник.

Точечный источник — источник излучения, размеры которого много меньше расстояния, на котором оценивается его действие.

Предполагается, что точечный источник посылает электромагнитные волны по всем направлениям с одинаковой интенсивностью. В действительности таких источников не существует. Но за такие источники излучения можно принять звезды, так как расстояние между ними существенно больше размеров самих звезд.

Энергия, которую переносят электромагнитные волны, с течением времени распределяется по все большей и большей поверхности. Поэтому энергия, передаваемая через поверхность единичной площадки за единицу времени, т. е. плотность потока излучения, уменьшается по мере удаления от источника.

Поместим точечный источник в центр сферы радиусом R. Площадь поверхности сферы S = 4πR 2 . Если считать, что источник по всем направлениям за время Δt излучает суммарную энергию ΔW, получим:

I = Δ W S Δ t . . = Δ W 4 π Δ t . . · 1 R 2 . .

Плотность потока излучения от точечного источника убывает обратно пропорционально квадрату расстояния до источника.

Пример №2. Плотность потока электромагнитного излучения на расстоянии 5 метров от точечного источника составляет 20 мВт/м 2 . Найти плотность потока электромагнитного излучения на расстоянии 10 метров от этого источника.

Расстояние по условию задачи увеличилось вдвое. Так как плотность потока излучения от точечного источника убывает обратно пропорционально квадрату расстояния до источника, при увеличении расстояния вдвое интенсивность излучения уменьшится в 4 раза. То есть, она станет равной 5 мВт/м 2 .

Зависимость плотности потока излучения от частоты

Напряженность электрического поля и магнитная индукция электромагнитной волны пропорциональны ускорению заряда. Ускорение при гармонических колебаниях пропорционально квадрату частоты. Поэтому напряженность электрического поля и магнитная индукция также пропорциональны квадрату частоты:

Плотность энергии электрического поля пропорциональна квадрату напряженности поля. Энергия магнитного поля, как это можно показать, пропорциональна квадрату магнитной индукции. Полная плотность энергии электромагнитного поля равна сумме плотностей энергий электрического и магнитного полей. Поэтому плотность потока излучения I пропорциональна:

Плотность потока излучения пропорциональна четвертой степени частоты. Так, при увеличении частоты колебаний зарядов в 2 раза энергия, излучаемая ими, возрастает в 16 раз. При увеличении частоты в 3 раза, энергия излучения увеличивается в 81 раз, и т.д.

Пример №3. Частота электромагнитной волны уменьшилась в 4 раза. Найти, во сколько раз изменилась плотность потока излучения.

Так как плотность потока излучения пропорциональна четвертой степени частоты, мы можем найти плотность потока излучения путем извлечения

Корень — осевой, обычно подземный вегетативный орган высших сосудистых растений, обладающий неограниченным ростом в длину и положительным геотропизмом. Корень осуществляет закрепление растения в почве и обеспечивает поглощение и проведение воды с растворёнными минеральными веществами к стеблю и листьям.

4 √ 4 = √ √ 4 = √ 2 ≈ 1 , 4

Плотность потока излучения уменьшилась в 1,4 раза.

Видео:4.3 Плоские электромагнитные волны в идеальных диэлектрических средахСкачать

Свойства электромагнитных волн

Современные радиотехнические устройства позволяют провести очень наглядные опыты по наблюдению свойств электромагнитных волн. При этом лучше всего пользоваться волнами сантиметрового диапазона. Эти волны излучаются специальным генератором сверхвысокой частоты (СВЧ). Электрические колебания генератора модулируют звуковой частотой. Принятый сигнал после детектирования подается на громкоговоритель.

Свойство 1 — Поглощение электромагнитных волн
	Если расположить рупоры друг против друга и добиться хорошей слышимости звука в громкоговорители, а затем поместить между ними диэлектрик, звук будет менее громким.
Свойство 2 — Отражение электромагнитных волн
	Если диэлектрик заменить металлической пластиной, то звук перестанет быть слышимым. Волны не достигают приемника вследствие отражения. Отражение происходит под углом, равным углу падения, как и в случае световых и механических волн. Чтобы убедиться в этом, рупоры располагают под одинаковыми углами к большому металлическому листу. Звук исчезнет, если убрать Лист — наружный орган растения, основными функциями которого является фотосинтез, газообмен и транспирация. » data-gt-translate-attributes='[]’>лист или повернуть его.
Свойство 3 — Преломление электромагнитных волн
	Электромагнитные волны изменяют свое направление (преломляются) на границе диэлектрика. Это можно обнаружить с помощью большой треугольной призмы из парафина. Рупоры располагают под углом друг к другу, как и при демонстрации отражения. Металлический лист заменяют затем призмой. Убирая призму или поворачивая ее, наблюдают исчезновение звука.
Свойство 4 — Поперечность электромагнитных волн
	Поместим между генератором и приемником решетку из параллельных металлических стержней. Решетку расположим так, чтобы стержни были горизонтальными или вертикальными. При одном из этих положений, когда электрический вектор параллелен стержням, в них возбуждаются токи, в результате чего решетка начинает отражать волны, подобно сплошной металлической пластине. Когда же вектор перпендикулярен стержням, токи в них не возбуждаются и электромагнитная волна проходит через решетку.

Видео:4.4 Плоские электромагнитные волны в проводящих средахСкачать

Шкала электромагнитных волн

Электромагнитные волны имеют большое разнообразие. Они классифицируются по длине волны λ или связанной с ней частоте ν. Шкала электромагнитных волн включает в себя:

• радиоволны;
• оптическое излучение;
• ионизирующее излучение.

Укажем частоты и длины указанных волн, а также их подробную классификацию в таблице.

Частоты и длины волн электромагнитного излучения видимого спектра смотрите на рисунке ниже.

В электромагнитной волне, распространяющейся со скоростью → v , происходят колебания векторов напряжённости электрического поля → E и индукции магнитного поля → B . При этих колебаниях векторы → v , → E , → B . имеют взаимную ориентацию:

Видео:Урок №45. Электромагнитные волны. Радиоволны.Скачать

Техническая электродинамика
для специальности 200800
Кафедра КИПР
Корогодов В.С.
2002 г.

№ 1
Величина работы, которую совершает сила на прямолинейном пути есть:
• скаляр.

№ 2
Скалярное произведение двух векторов равно нулю, если вектора:
• ортогональны.

№ 3
Векторное произведение двух векторов равно нулю, если вектора:
• камплонарны.

№ 4
Производная от вектора (t) есть:
• касательная к линии L описываемой вектором (t).

№ 5
Если вектор постоянный (не зависит от t), то производная от вектора вида d/dt [f(t)C] оказывается:
• перпендикулярна вектору =F(t)*C.

№ 6
Из второго закона Ньютона следует, что:
• работу производит лишь тангенсальная составляющая силы.

№ 7
Градиент скалярной функции всегда есть:
• вектор.

№ 8
Дивергенция векторного поля всегда есть:
• скаляр.

№ 9
Дивергенция векторного поля это:
• поток поля (t) через поверхность этого объема.

№ 10
Ротор векторного поля есть:
• новое векторное поле;
• циркуляция поля по замкнутому контуру.

№ 11
Векторное поле (x,y.z) задано однозначно, если:
• известны div (x,y.z) и rot (x,y.z).

№ 12
Необходимым и достаточным условием потенциальности поля является:
• rot (x,y,z)=0.

№ 13
Необходимым и достаточным условием соленоидальности поля являются:
• div (x,y,z)=0.

№ 14
Из формулы для силы Лоренца следует, что фокусировку пучка заряженных частиц можно осуществить:
• используя электрическое и магнитное поля.

№ 15
Увеличить кинетическую энергию пучка заряженных частиц можно:
• электрическим полем.

№ 16
Собственными токами электромагнитного поля являются:
• ток проводимости.

№ 17
Ток генератора есть:
• сторонний ток.

№ 18
Если в выбранной точке пространства div B = 0, то:
• магнитные силовые линии замкнуты;
• векторное поле В нигде не имеет источников;
• магнитные заряды в природе отсутствуют.

№ 19
Электромагнитное поле в магнитодиэлектрике определено, если известны:
• относительная диэлектрическая и магнитная проницаемость.

№ 20
В средах, в которых вектора и , либо вектора и являются не коллинеарными, диэлектрическая, либо магнитная проницаемости являются:
• тензорами;
• функциями координат.

№ 21
Предпочтительнее пользоваться уравнениями Максвелла в интегральной форме, если:
• известны в явном виде уравнения контура, поверхности и объема, содержащего электрические заряды.

№ 22
Принцип суперпозиции электромагнитных полей заключается в том, что:
• общее решение есть сумма частных решений помноженных на произвольные постоянные коэффициенты a_i , где i – номер частного решения.

№ 23
Мгновенное значение вектора, гармонически изменяющегося во времени, есть:
• реальная часть самого вектора.

№ 24
Амплитуды двух гармонически изменяющихся во времени векторов имеют вид ₁=E₀* _x и ₂=j*E₀* _x. Из условия следует, что:
• вектора параллельны орту _x.

№ 25
Вектор Пойтинга для гармонического процесса имеет вид
, где:
• первое слагаемое есть усредненная за период плотность потока мощности, а второе — колеблющаяся часть мощности, среднее значение которой за период равно 0.

№ 26
Из четвертого уравнения Максвелла div =0 следует, что магнитных зарядов в природе не существует. Однако при расчете, например, антенн вводят сторонний магнитный ток j_ст с целью:
1) придания симметричного вида первого и второго уравнений Максвелла;
2) если известно решение для вектора , то автоматическая запись решения для вектора осуществляется путем простой замены ε ↔ μ_a, j э _ст ↔ j м _ст;
3) доказательства дуальности (двойственности) электромагнитного процесса.

№ 27
Введение стороннего магнитного тока позволяет:
• доказать лемму Лоренца.

№ 28
Для того, чтобы найти мгновенное значение поля в методе комплексных амплитуд, необходимо:
• домножить реальную часть на показательную функцию вида exp (jωt).

№ 29
Действительная часть диэлектрической проницаемости (ε_a=ε′_a+j*ε′ ′ _a) определяется:
• процессами поляризации в веществе.

№ 30
Тангенс угла диэлектрических потерь определяется только:
• отношением мнимой части к действительной части диэлектрической проницаемости.

№ 31
Математической моделью однородной плоской волны является функция:
1) A(z,t)=A_mcos(ωt-βz);
2) A(z,t)=Re<A_me -jβze jωt >;
3) A(z,t)=Re<_m)e -jβz >.

№ 32
Мгновенные значения функции A(z,t) определяется аргументами:
• (z,t).

№ 33
Колебания в точке с координатой Z>0 запаздывает по фазе на величину:
• βz – радиан.

№ 34
Плоскостью равных фаз или волновым фронтом называется плоскость:
1) перпендикулярная оси Z;
2) плоскость, удовлетворяющая при любых t уравнению ωt-βz=const;
3) плоскость XOY (волна распрастроняется вдоль оси z).

№ 35
Процесс распространения электромагнитной волны характеризуется коэффициентом распространения γ=α+iβ, где α – коэффициент ослабления, β – коэффициент фазы. Волновой процесс осуществляется, если:
1) γ – комплексное число;
2) γ – мнимое число.

№ 36
Электромагнитная волна является плоской однородной волной только в случае, если:
1) отличная от нуля проекция E_x удовлетворяет уравнению -∂E_x/∂X=0;
2) E_x≠0, E_y=E_z=0, и -∂E_x/∂X=0.

№ 37
В однородной плоской волне векторы и :
1) перпендикулярны;
2) ⊥ ⊥ Z ⊥ – оси распространения.

№ 38
Волна называется правополяризованной, если:
• E_x=E_m1cos ω t, E_x=-E_m2sin ωt.

№ 39
Комплексный характер характеристического сопротивления среды означает, что:
1) среда с потерями на Джоулево тепло;
2) среда с потерями, вектора и колеблются не синфазно;
3) имеется сдвиг фаз между векторами и , пропорциональный тангенсу угла диэлектрических потерь.

№ 40
Волновой вектор плоской волны образует одинаковый угол φ1 с положительными направлениями осей x,y,z декартовой системы координат. Это угол:
• 57.74°.

№ 41
Нормальные составляющие вектора магнитной индукции на границе раздела двух сред:
• непрерывны.

№ 42
Касательные составляющие векторов напряженности магнитного поля:
• непрерывны.

№ 43
На границе раздела идеального проводника плотность поверхностного электрического тока численно равна:
• касательной проекции вектора напряженности магнитного поля.

№ 44
Нормальные составляющие векторов электрического смещения на границе раздела двух сред:
• непрерывны, если на границе отсутствуют электрические заряды.

№ 45
Нормальные составляющие векторов напряженности электрического поля на границе раздела:
• претерпевают скачок.

№ 46
Касательные составляющие векторов напряженности электрического поля на границе раздела двух сред:
• непрерывны.

№ 47
Силовые линии электрического вектора подходят к поверхности идеального проводника:
• по касательной.

№ 48
Если диэлектрическая проницаемость второй среды стремится к бесконечности то, независимо от ориентации электрического поля в первой среде, на границе раздела двух сред имеет место только:
• касательная.

№ 49
Граничные условия имеют место только:
• в окрестности выделенной точки на поверхности;
• на всей поверхности раздела, исключая особые точки.

№ 50
Вектор нормали к границе раздела берется со знаком плюс, если:
• восстановлен к внешней границе.

№ 51
Частотная дисперсия при распространении радиоволн имеет место, если:
• диэлектрическая проницаемость среды, в которой распространяется волна, есть функция частоты;
• магнитная проницаемость есть функция частоты;
• диэлектрическая и магнитная проницаемости одновременно являются функциями частоты.

№ 52
Любая проводящая среда является дисперсной, если:
• магнитная проницаемость есть функция частоты.

№ 53
Среды, в которых токи проводимости на заданной частоте превышают токи смещения и поляризационные токи называются металлоподобными:
• всегда.

№ 54
В металлоподобной среде:
• коэффициенты фазы и ослабления численно равны всегда.

№ 55
Глубина проникновения электромагнитных волн в металлоподобную среду:
• уменьшается с ростом частоты и удельной проводимости.

№ 56
Коэффициент ослабления равен нулю:
• если характеристическое сопротивление плазмы есть действительное число.

№ 57
Групповая скорость характеризует скорость распространения:
• узкополосного радиоимпульса.

№ 58
В бесстолкновительной плазме с параметром f_пл=6.5 МГц распространяется радиоимпульс, имеющий несущую частоту f0=32 МГц и эффективную ширину спектра Δf=1.6 МГц. Найти расстояние на котором при распространении радио-импульса, его длительность удваивается.
• L≈100 км.

№ 59
Параметр лондоновской длинны в сверхпроводнике есть:
• глубина проникновения постоянного магнитного поля;
• глубина проникновения постоянного тока.

№ 60
Сверхпроводящая среда характеризуется комплексной удельной проводимостью =σ_n-jσ_s. Мнимый характер проводимости связан с тем, что:
• между током и вызывающим его электрическим полем имеется фазовый сдвиг на 90 градусов.

№ 61
Электрон атома, благодаря движению по Боровской орбите, обладает:
• орбитальным и спиновым магнитным моментами.

№ 62
Любая система, обладающая магнитным моментом, стремится занять такое положение, чтобы вектор намагниченности системы и внешнее подмагничивающее поле ₀ стали:
• параллельными.

№ 63
Явление избирательного поглощения электромагнитной энергии в ферромагнетиках называют ферромагнитным резонансом, при этом частота ферромагнитного резонанса пропорциональна:
• величине подмагничивающего поля;
• отношению заряда электрона к его массе.

№ 64
В высокочастотном электромагнитном поле магнитная индукция и напряженность магнитного поля в ферромагнетике связаны магнитной проницаемостью вещества, которая является:
• тензором.

№ 65
Намагниченный феррит является материальной средой с частотной дисперсией фазовой скорости, что следует из зависимости компонент тензора магнитной проницаемости от:
• от частоты колебаний электромагнитного поля.

№ 66
При поперечном распространении электромагнитных волн в намагниченном феррите имеет место:
• обыкновенная волна;
• Н — волна.

№ 67
Фазовые скорости обыкновенной и необыкновенной волн в поперечно намагниченном феррите в общем случае различны, что приводит к эффекту Коттона – Мутона, при котором происходит преобразование поляризации плоской волны в слое гиротропной среды в:
• круговую;
• эллиптическую.

№ 68
При продольном распространении волн в намагниченном феррите существуют:
• обе независимые волны с левым и правым направлением вращения.

№ 69
Невзаимный характер поворота плоскости поляризации волны в гиротропной среде при продольном распространении заключается в том, что знак угла поворота не зависит от:
1) направления распространения волн;
2) направления подмагничивающего поля.

№ 70
Эффектом Фарадея называют явление поворота плоскости поляризации электромагнитной волны в гиротропной среде при ее распространении:
• вдоль подмагничивающего поля.

№ 71
На поверхности идеального проводящей плоскости модуль суммарного вектора напряженности магнитного поля в два раза больше модуля Н_пад и Н_отр, поскольку:
• должен выполнятся закон сохранения энергии.

№ 72
Коэффициент отражения от диэлектрического полупространства с ε>0 всегда меньше нуля, что означает:
• амплитуда электрического вектора отраженной волны сдвинута по фазе на 180° относительно амплитуды электрического вектора падающей волны.

№ 73
Известно, что коэффициент отражения от диэлектрического слоя является частотно – зависимым. Однако, минимальный коэффициент (R=0) имеет место, если:
1) ε_диэл=1;
2) βL=π на любой частоте.

№ 74
Плоскостью падения плоской электромагнитной волны на диэлектрическое полупространство под произвольным углом называется плоскость в которой лежат вектора:
• вектора Пойнтинга падающей, отраженной и преломленной волн.

№ 75
Перпендикулярная поляризация характерна тем, что:
1) плоскость поляризации, содержащая направление вектора , перпендикулярна плоскости падения;
2) плоскость, содержащая векторы , параллельна плоскости падения.

№ 76
Параллельная поляризация характерна тем, что:
1) плоскость, содержащая все три вектора , параллельна плоскости падения;
2) плоскость, содержащая все три вектора , перпендикулярна плоскости падения.

№ 77
Минимальный коэффициент отражения (R=0) может быть достигнут:
• при параллельной поляризации.

№ 78
Отраженная волна при наклонном падении на границу раздела двух материальных сред отсутствует, если:
• угол падения равен углу Брюстера.

№ 79
Поверхностные волны, имеющие место при углах падения больших угла полного внутреннего отражения называют замедленными волнами при этом, наибольшее замедление фазовой скорости будет при углах падения:
• φ=π/2.

№ 80
Приближенные граничные условия Леонтовича можно использовать, если:
• вторая среда имеет комплексный показатель преломления;
• вторая среда имеет комплексное характеристическое сопротивление;
• угол преломления стремится к нулю независимо от угла падения.

№ 81
При падении плоской волны с параллельной поляризацией на идеальную проводящую плоскость результирующее электромагнитное поле, за счет интерференции падающей и отраженной волн, будет иметь составляющие:
• Е_x, E_z, Н_y.

№ 82
При падении плоской волны с параллельной поляризацией на идеальную проводящую плоскость результирующее электромагнитное поле, за счет интерференции падающей и отраженной волн, будет иметь составляющие: Е_x, E_z, Н_y. Из этого следует, что такая волна будет неоднородной плоской волной, если угол падения:
• 0 g.

№ 100
По прямоугольному волноводу распространяется волна Н₁₀ – типа, при этом поляризация магнитного вектора может быть:
• эллиптической;
• круговой, с левым направлением вращения;
• круговой, с правым направлением вращения.

№ 101
Метод разделения переменных, используемый для решения дифференциальных уравнений, второго порядка, заключается в том, что искомое решение представляется в виде:
• произведение трех функций одна из которых зависит только от r, другая – только от φ, третья – только от Z.

№ 102
Корень функции Бесселя есть значение аргумента функции при котором сама функция:
• обращается в нуль.

№ 103
Физический смысл индексов m и n волны Е_mn в круглом металлическом волноводе означает:
• m – число стоячих полуволн вдоль координаты φ, а n – число стоячих полуволн по радиальной координате r.

№ 104
Путем последовательной деформации прямоугольного волновода можно получить круглый металлический волновод. Интересно, а какой тип волны будет в круглом волноводе если по прямоугольному волноводу распространяется волна типа Н₁₀:
• Н₁₁.

№ 105
Низшим типом колебаний Е_mn в круглом волноводе является волна:
• Е₀₁.

№ 107
Какой тип волны в круглом металлическом волноводе предпочтительней использовать для дальней связи:
• Е₀₁.

№ 108
В круглом металлическом волноводе могут распространятся электромагнитные колебания основного типа с длиной волны:
1) λ₀ λ₀ > 2,61 a.

№ 109
Определите диапазон частот, в пределах которого в круглом волноводе диаметром 4 см может распространятся только волна основного типа.
• 2,2 ГГц Другие статьи по теме

Видео:Что такое электромагнитная волна | Физика 11 класс #19 | ИнфоурокСкачать

Плоская электромагнитная волна

Одним из решений волнового уравнения является уравнение плоской монохроматической волны, распространяющейся в направлении оси х:

где со — циклическая частота волны (может быть произвольной); к = = co/v — волновое число, где v = 1 / ^/цц₀??₀ — фазовая скорость; ocj — начальная фаза колебаний E_z.

Аналогичные расчеты относительно Н_у дают:

причем, как и в первом случае, к = со / v = со • ^рр₀гг₀ .

Подставив полученные решения (2.14), (2.15) в систему уравнений (2.7), получим

Так как эти соотношения должны выполняться в течение всего времени, то это означает, что, во-первых, а₂ = а_: + л (т. е. | Ё | и | Н | имеют максимумы в одних и тех же точках пространства), а, во-вторых,

(в СИ —— = 377 при е = 1, р = 1).

Из уравнений (2.14) и (2.15) очевидно, что электромагнитная волна поперечная, векторы Ё, Н и v образуют правую тройку векторов:

Поперечность электромагнитных волн объясняет поляризацию света. Свет, в котором колебания электрического поля Ё происходят в одной плоскости, называется линейно или плоско поляризованным (рис. 2.2).

Видео:4.9 Поляризация электромагнитных волнСкачать

Перенос энергии электромагнитной волной. Вектор Пойнтинга

Энергия электромагнитного поля складывается из энергии электрического и магнитного полей. Поэтому объемную плотность энергии электромагнитного поля можно определить следующим образом:

Поскольку в электромагнитной волне м одули векторов Ё и Я связаны друг с другом соотношением ^гг₀ Е = у]хх₀Н, то получаем

Энергия, переносимая электромагнитной волной через единичную нормальную поверхность за единицу времени, называется плотностью потока энергии (S):

(Да — площадь поверхности; AW = со ? AV = со • Да • vAt), отсюда

Так как вектор v показывает направление распространения энергии, то можно ввести вектор плотности потока энергии S = cov (рис. 2.3).

Подставляя в выражение для S объемную плотность энергии (2.20), получим, что S = ЕН. Но из рис. 2.4 очевидно, что направление S может быть задано векторным произведением Ё и Н:

Поток энергии через произвольную поверхность а может быть определен как

📽️ Видео

Билет №41 "Отражение и преломление волн"Скачать

Урок 374. Энергия, переносимая волной. Интенсивность сферической волныСкачать

Урок 384. Излучение электромагнитных волн.Скачать

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫСкачать

Электромагнитные волны Лекция 10-2Скачать

5.5 Нормальное падение волны на границу раздела средСкачать

Свойства электромагнитных волн | Физика 11 класс #21 | ИнфоурокСкачать

Лекция 11. Электромагнитные волныСкачать

Лекция №20 "Энергия электромагнитных волн"Скачать

Свойства электромагнитных волн. 11 класс.Скачать

Электромагнитные волны НАГЛЯДНО. ТВ урок.Скачать