Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка):
Произвольная плоская поляризованная волна может быть представлена в виде совокупности двух плоских волн, линейно поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях.
9°. Амплитудой а линейно поляризованной монохроматической электромагнитной волны называют максимальное значение модуля вектора Е: а = |Е|макс.
Интенсивностью I электромагнитной волны называют величину, равную энергии, переносимой волной за единицу времени сквозь единицу площади поверхно-
V 2.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
591
сти, перпендикулярной направлению распространения волны. Интенсивность I равна модулю среднего значения вектора Пойнтинга П:
T
/ = <П>=1|№, о
где T — период волны.
Для линейно поляризованной плоской монохроматической волны I со а2, где а — амплитуда волны. Для произвольной плоской волны в однородной непоглощающей среде I = const.
10°. Электромагнитную волну называют сферической, если ее интенсивность зависит только от расстояния г до некоторой точки — центра волны. Из закона сохранения энергии следует, что для сферической волны в однородной непоглощающей среде I = col^st.
г2
11°. Зависимость фазовой скорости электромагнитной волны в среде от частоты волны называют дисперсией. Среды, в которых наблюдается это явление, называют диспергирующими средами. Дисперсия электромагнитных волн отсутствует только в вакууме.
12°. Реальные электромагнитные волны не являются монохроматическими, хотя бы уже потому, что они всегда имеют ограниченную протяженность в пространстве и ограниченную длительность во времени. Такие волны могут быть представлены в виде совокупности монохроматических волн и называют группой волн или волновым пакетом. В диспергирующей среде происходит искажение формы группы волн в процессе ее распространения, обусловленное различием фазовых скоростей отдельных монохроматических компонент группы. Для характеристики распространения групп волн и скорости переноса ими энергии, т. е. скорости распространения сигнала, понятия фазовой скорости недостаточно.
13°. В первом приближении линейно поляризованный плоский волновой пакет, возбуждаемый синусо-идально-модулированным по амплитуде источником и распространяющийся вдоль положительного направле-
592
V.2. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ
ния оси Ох, может быть представлен в форме, соответствующей амплитудно-модулированным колебаниям поля в каждой точке пространства:
E = a [I + т cos (Qt - Kx)] cos (сat - kx),
где m = — « I, Q « ш, а' и Q — амплитуда и цикличе-а
ская частота модуляции, а и со — амплитуда и циклическая частота модулируемой («несущей») волны, К =
= і (k1 — Iz2), k, , и k2 — волновые числа, соответствующие монохроматическим волнам с частотами со, Co1 = со + ?2 и со2 = со - ?2.
Линейная протяженность группы волн вдоль оси Ox равна
Д*=
К
Скорость переноса энергии группой волн называют групповой:
и = В = “1_
К fcj k2
При малых значениях Q
и= dco = v-x^ =
dfc dX со d и
udco
где V — фазовая скорость модулируемой волны, X = —
CO
ее длина.
В случае отсутствия дисперсии — = ^ = О и и = и.
do) dA
Нормальной дисперсии соответствует
— < О, ^ > О и и < V. dco dA
Аномальной дисперсии соответствует
V.2.7 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
593
14°. Результаты, приведенные в п. 13°, являются достаточно точными лишь в области
*« 471
Q2^ dco2
|Ди
где X — расстояние от источника волн, Ax — длина группы волн, Ди — разность значений групповой скорости при частотах ю и ю ± ?2 . Вблизи частот поглощения средой электромагнитных волн очень велико,
|dco|
и понятие групповой скорости теряет смысл.
15°. В зависимости от частоты v = — I или длины
2л Ч
волны в вакууме X = - 1, а также способа излучения и ре-V J
гистрации различают несколько видов электромагнитных волн: радиоволны, оптическое излучение, рентгеновское излучение и гамма-излучение.
Радиоволнами называют электромагнитные волны, длина которых в вакууме X > 5 • IO-5 м (соответственно, частота v ' 6 ¦ IO12 Гц).
В связи с особенностями распространения и генерации весь диапазон длин волн и частот принято делить на 9 диапазонов, приведенных в таблице V.I.
Таблица V.1
Диапазон Длина волны Частота
Сверхдлинные волны (СДВ) 100 —10 км 3 — 30 кГц
Длинные волны (ДВ) 10 — 1 км 30 300 кГц
Средние волны (CB) 1000 —100 м 0,3— 3 МГц
Короткие волны (KB) 100 — 10 м 3—30 МГц
Ультракороткие волны (УКВ):
метровые 10 —1 м 30 — 300 МГц
дециметровые 10 — 1 дм 0,3— ЗГГц
сантиметровые 10 — 1 см з—зо ГГц
миллиметровые 10 — 1 мм 30 — 300 ГГц
субмиллиметровые 1 —0,05 мм 0,3 — 3 ТГц
594
V.2. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ
16°. Оптическим излучением, или светом, называют электромагнитные волны, длины которых в вакууме лежат в диапазоне от 10 нм до 1 мм (границы условны). К оптическому излучению относят инфракрасное, видимое и ультрафиолетовое излучения.
Инфракрасным излучением (ИК) называют электромагнитное излучение, длины волн которого в вакууме лежат в пределах от 1 мм до 770 нм.
Видимым излучением (видимым светом) называют электромагнитное излучение с длинами волн в вакууме от 380 до 770 нм, которое способно непосредственно вызывать зрительное ощущение в человеческом глазе.