Электромагнитные волны. 
Естествознание: физика

Существование электромагнитных волн вытекает из уравнений Максвелла. Переменное электрическое поле порождает магнитное и наоборот. Поэтому если возбудить с помощью колеблющихся зарядов переменное электромагнитное поле, то в окружающем пространстве возникнет последовательность взаимных превращений электрического и магнитного полей, распространяющихся от точки к точке. Это и будет электромагнитная волна.

Можно показать, что в однородной диэлектрической среде (е = const, р = const) при отсутствии зарядов и токов (р = 0, j = 0) уравнения Максвелла приводят к следующим волновым уравнениям для векторов Е и Н:

Решением этих уравнений является плоская электромагнитная волна (фронт волны — плоскость), распространяющаяся в направлении оси X со скоростью.

В вакууме е = р = 1 и скорость электромагнитной волны.

Отношение скорости света в вакууме к скорости света в среде называется абсолютным показателем преломления среды п:

Рис. 44.

На рис. 44 показана как бы мгновенная фотография плоской электромагнитной волны. Видим, что векторы В и Н перпендикулярны друг другу и к направлению распространения волны, т. е. электромагнитные волны являются поперечными волнами. Это общее свойство всех электромагнитных волн.

То, что векторы В и Н при распространении волны остаются в своих плоскостях означает, что волна является поляризованной.

Взаимодействие электромагнитных волн с веществом определяется длиной волны. Например, тело может быть непрозрачно для световых волн и прозрачно для рентгеновских.

Контрольные вопросы и задания

• 1. Что такое Вселенная и когда она возникла?
• 2. Чем Метагалактика отличается от галактики?
• 3. Приведите пример спиральной галактики.
• 4. Что такое звезды?
• 5. Что вы знаете о Солнце?
• 6. Много ли фундаментальных взаимодействий в природе? Каковы их основные особенности?
• 7. Каковы границы применимости классической (ньютоновской) механики?
• 8. Сформулируйте три закона Ньютона.
• 9. Что такое инерциальные системы отсчета? Является ли система отсчета, связанная с Землей, инерциальной?
• 10. Какой закон сохранения обусловлен однородностью времени? Сформулируйте его.
• 11. Какой закон сохранения обусловлен однородностью пространства? Сформулируйте его.
• 12. Какой закон сохранения обусловлен изотропией пространства? Сформулируйте его.
• 13. Что такое преобразования Галилея и принцип относительности Галилея?

• 14. Что называется моментом инерции твердого тела относительно данной оси?
• 15. Какие колебания называются гармоническими?
• 16. Что такое звук?
• 17. Чем определяется тембр звука?
• 18. Какой звук называется шумом?
• 19. Поясните закон Кулона.
• 20. Определите две основные характеристики электрического поля: векторную Е и скалярную <�р (напряженность и потенциал).
• 21. Что такое теорема Гаусса.
• 22. Что такое вектор поляризации Р и вектор электрического смещения D?
• 23. Поясните закон Ома и закон Джоуля — Ленца.
• 24. Что собой представляют основные законы магнетизма: закон Био — Савара — Лапласа и закон Ампера?
• 25. Опишите явление электромагнитной индукции и поясните закон Фарадея.
• 26. Какие вещества называют диамагнетиками, парамагнетиками и ферромагнетиками?
• 27. Приведите наиболее характерные особенности магнитного поля Земли.
• 28. Что такое эффективное значение переменного тока?
• 29. В чем суть двух основных положений теории Максвелла?
• 30. Описывают ли четыре уравнения Максвелла все классические электромагнитные явления?
• 31. Вытекает ли существование электромагнитных волн и их основные характеристики из уравнений Максвелла?