Физика для школьников старших классов и поступающих - Яворский Б.М.
ISBN 5-7107-9384-1
Скачать (прямая ссылка):
3°. Вектор Умова—Пойнтинга в точке M волновой зоны линейного гармонического осциллятора
P =
16я2
сг°
г sin2 (соt - kr),
где — угол между векторами Po и г.
Интенсивность электромагнитной волны в точке M
I =
II0 CO4Pg sin Ф
32 тс2сг2
Зависимость I от ф при фиксированном значении г, изображенная в полярных координатах (рис. IV.4.4), называется полярной диаграммой направленности излучения осциллятора
I 6
Рис. IV.4.3
Рис. IV.4.4
430
ГЛ. IV.4. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ
(диполя). Диполь сильнее всего излучает в направлениях, составляющих с его осью угол ti = л/2, т. е. в плоскости, проходящей через середину диполя перпендикулярно его оси. Вдоль своей оси (б = 0 и Ь = п) диполь не излучает совсем.
Средняя мощность излучения линейного гармонического осциллятора
Tl
(N) = 2717-2/1 sintidti = ^ 271 с° ‘
о
4°. Мгновенная мощность излучения заряда q, движущегося с ускорением а,
ат 2 2
N'Wcqa-
Если заряд совершает гармонические колебания с амплитудой Iq и циклической частотой О), то средняя мощность его излучения
\10д2аЧ$
(N) =
12лс
Согласно классической теории, излучение света атомами обусловлено колебаниями в них электронов. Благодаря расходу энергии на излучение эти колебания постепенно затухают, т. е. их амплитуда изменяется по закону (IV.2.1.30): Iq — Iqq exp (“Pt), где I0о — начальная амплитуда, a P — коэффициент затухания. Энергия колебаний электрона (IV.1.2.2°) W = | Tttco2Z02,
где т — масса электрона. Так как -dW = (N)dt = 2РW dt и q = -е, то время релаксации (IV.2.1.30) этих колебаний, называемое средним временем высвечивания атома,
_ 1 _ 12 пет Т P ц0е2со2 ‘
I —1 _Q
Для видимого света со ~ 4 • 10 с и т ~ 2 • 10 с.
§ IV. 4.4. Шкала электромагнитных волн
1°. В зависимости от частоты V (или длины волны в вакууме X = c/v, где с — скорость электромагнитных волн в вакуу-
§ IV.4.4. ШКАЛА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
431
ме), а также способа излучения и регистрации различают несколько видов электромагнитных волн: радиоволны, оптическое излучение, рентгеновское излучение и гамма-излучение.
Радиоволнами называются электромагнитные волны, длина X. которых в вакууме больше 5 • 10~5 м (соответственно
V < 6 • IO12 Гц). В связи с особенностями распространения и генерации весь диапазон радиоволн принято делить на 9 поддиапазонов (табл. IV.4.1).
Таблица IV.4.1
Название поддиапазона Длина волны, м Частота, Гц
Сверхдлинные волны Более IO4 Менее 3-Ю4
Длинные волны IO4-IO3 3 • IO4—3 ¦ IO5
Средние волны IO3-IO2 3 • 105—3 ¦ IO6
Короткие волны IO2-IO 3 • IO6-3 ¦ IO7
Метровые волны 10-1 3 ¦ 107—3 • IO8
Дециметровые волны 1-0,1 СП I OO О СП
Сантиметровые волны 0,1-0,01 3 • IO9—3 • IO10
Миллиметровые волны IO-2—10_3 3 • IO10—3 • IO11
Субмиллиметровые волны 0 Jo 1 о I 3 • 1011—6 • IO12
2°. Деление радиочастот на 12 диапазонов, согласно международному регламенту радиосвязи, и соответствующее деление радиоволн по их длине в вакууме приведены в табл. IV.4.2.
Таблица IV.4.2
Наименование диапазона радиочастот Границы диапазонов Наименование диапазона радиоволн Границы диапазонов
Основ- ной термин Параллельный термин
1-й диапазон 2-й Крайне низкие, КНЧ Сверхнизкие, СНЧ 3-30 Гц 30-300 Гц Декамега- метровые Мешметровые 100-10 Мм 10—1 Мм
432
ГЛ. IV.4. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ
Таблица IV.4.2 (окончание)
Наименование диапазона радиочастот Границы диапазонов Наименование Границы диапазонов
Основ- ной термин Параллельный термин диапазона радиоволн
3-й Инфранизкие, инч 0,3—3 кГц Гектокило- метровые 1000—100 км
4-й Очень низкие, онч 3—30 кГц Мириаметровые 100—10 км
5-й Низкие частоты, НЧ 30-300 кГц Километровые 10—1 км
6-й Средние частоты, СЧ 0,3—3 МГц Гектометровые 1—0,1 км
7-й Высокие частоты, ВЧ 3—30 МГц Декаметровые 100-10 м
8-й Очень высокие, ОВЧ 30—300 МГц Метровые 10-1 м
9-й Ультравысокие, УВЧ 0,3-3 ГГц Дециметровые 1—0,1 м
10-й Сверхвысокие, СВЧ 3-30 ГГц Сантиметровые 10—1 см
11-й Крайне высокие, КВЧ 30-300 ГГц Милли- метровые 10—1 мм
12-й Гипервысокие, ГВЧ 0,3-3 ТГц Децимилли- метровые 1—0,1 мм
3°. Оптическим излучением, или светом, называются электромагнитные волны (электромагнитное излучение), длины которых в вакууме лежат в диапазоне от 10 нм до 1 мм (границы условны). К оптическому излучению относятся инфракрасное, видимое и ультрафиолетовое излучения1.
Инфракрасным излучением (ИК) называется электромагнитное излучение, испускаемое нагретыми телами, длины
1 Согласно рекомендации Комитета научно-технической терминологии АН СССР («Физическая оптика» (терминология), Сборник рекомендуемых терминов, вып. 74. «Наука», 1968), в оптическое излучение включается также и рентгеновское излучение; соответственно диапазон длин волн оптического излучения устанавливается от IO-11 м до 1 см.
§ IV.4.5. ЯВЛЕНИЯ НА ГРАНИЦЕ ДВУХ СРЕД
433
волн которого в вакууме лежат в пределах от 1 мм до 770 нм (1 нм = IO-9 м).
Видимым излучением., или видимым светом, называется электромагнитное излучение с длинами волн в вакууме от 770 до 380 нм, которое способно непосредственно вызывать зрительное ощущение в человеческом глазе.