Плотность потока энергии электромагнитной волны: Плотность потока электромагнитного излучения — Класс!ная физика

Плотность потока электромагнитного излучения — Класс!ная физика

Плотность потока электромагнитного излучения

Подробности

Просмотров: 381

«Физика — 11 класс»

Излучаемые электромагнитные волны несут с собой энергию.

Плотность потока излучения

Есть поверхность площадью S, через которую электромагнитные волны переносят энергию.

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.

Плотностью потока электромагнитного излучения I называют отношение электромагнитной энергии ΔW, проходящей за время Δt через перпендикулярную лучам поверхность площадью S, к произведению площади S на время Δt:

Фактически это мощность электромагнитного излучения (энергия в единицу времени), проходящего через единицу площади поверхности.

Плотность потока излучения в СИ выражают в ваттах на квадратный метр (Вт/м²).

Иногда эту величину называют интенсивностью волны.

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.

Объем цилиндра ΔV = ScΔt.

Энергия электромагнитного поля внутри цилиндра равна произведению плотности энергии на объем: ΔW = wcΔtS.

Вся эта энергия за время Δt пройдет через правое основание цилиндра.

Поэтому

т. е. плотность потока излучения равна произведению плотности электромагнитной энергии на скорость ее распространения.

Точечный источник излучения

Источники излучения электромагнитных волн могут быть весьма разнообразными.

Простейшим является точечный источник.

Источник излучения считается точечным, если его размеры много меньше расстояния, на котором оценивается его действие.

Кроме того, предполагается, что такой источник посылает электромагнитные волны по всем направлениям с одинаковой интенсивностью.

Точечный источник — это модель реального источника, как и другие модели, принятые в физике: материальная точка, идеальный газ и т. д.

Звезды излучают свет, т. е. электромагнитные волны.

Так как расстояния до звезд в огромное число раз превышают их размеры, то именно звезды представляют собой лучшее реальное воплощение точечных источников.

Зависимость плотности потока излучения от расстояния до точечного источника

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 = 4πR².

Если считать, что источник по всем направлениям за время Δt излучает суммарную энергию ΔW, то

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

Зависимость плотности потока излучения от частоты.

Излучение электромагнитных волн происходит при ускоренном движении заряженных частиц.

Напряженность электрического поля Е и магнитная индукция В электромагнитной волны пропорциональны ускорению а излучающих частиц.

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.

Плотность потока излучения (I) пропорциональна четвертой степени частоты (ω).

При увеличении частоты колебаний заряженных частиц в 2 раза излучаемая энергия возрастает в 16 раз!

В антеннах радиостанций поэтому возбуждают колебания больших частот: от десятков тысяч до десятков миллионов герц.

Итак,
электромагнитные волны переносят энергию.

Плотность потока излучения (интенсивность волны) равна произведению плотности энергии на скорость ее распространения.

Интенсивность волны пропорциональна четвертой степени частоты и убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника.

Источник: «Физика — 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин

Электромагнитные волны. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика

Что такое электромагнитная волна —
Экспериментальное обнаружение электромагнитных волн —
Плотность потока электромагнитного излучения —
Изобретение радио А. С. Поповым. Принципы радиосвязи —
Модуляция и детектирование —
Свойства электромагнитных волн —
Распространение радиоволн —
Радиолокация —
Понятие о телевидении. Развитие средств связи —
Краткие итоги главы

Плотность потока энергии | Все Формулы

Плотностью потока энергии — средняя по времени энергия, которую электромагнитная или звуковая волна переносит в единицу времени через единицу площади поверхности, расположенной перпендикулярно к направлению распространения волны

плотностью потока энергии

Через площадку S за время

будет перенесена энергия

заключенная в цилиндре с основанием S и высотой

. Если размеры цилиндра достаточно малы (за счет малости S и

) для того, чтобы плотность энергии во всех точках цилиндра можно было считать одинаковой, то можно найти как произведение плотности энергии w на объем цилиндра, S и

и тогда получается, что энергия равна:

Подставим данную энергию в первоначальное уравнение и у нас получится:

В Формуле мы использовали :

j — Интенсивность электромагнитной волны (плотностью потока энергии)

— Энергия волны

S — Площадь поверхности

— Время

— Плотность энергии

— Скорость волны

Плотность и поток энергии электромагнитного поля

Уравнения Максвелла выражают основные законы электродинамики. Из этих уравнений можно вывести уравнения, которые описывают другие два фундаментальных закона физики — закон сохранения заряда и закон сохранения энергии.

Закон сохранения заряда выражается уравнением непрерывности (4.44). Это уравнение содержит две функции д = g(t, r) j = j(t, r), первая из которых — объемная плотность заряда описывает распределение электри­ческих зарядов в пространстве, а вторая — плотность тока — направленное движение зарядов, т.е. электрический ток. Аналогичное уравнение вы­ражает закон сохранения энергии электромагнитного поля. Это уравне­ние также содержит две функции, одна из которых — объемная плотность энергии описывает распределение энергии поля в пространстве, а вторая — плотность потока энергии — движение энергии.

Плотность энергии электромагнитного поля равна сумме плотностей
электрического и магнитного полей: ,т?

1. Объемная плотность энергии электромагнитного поля W равна сумме объемных плотностей энергии электрического (w_e) и магнитного (w_m) полей.

Для поля в линейной изотропной среде, не обладающей сегнетоэлектрическими и ферромагнитными свойствами, w_e можно найти по формуле w_e=dW_e/dV=½εε₀E²=½ED, а w_m – по формуле , поэтому

,

Где ε и μ – относительные диэлектрические и магнитная проницаемость среды. Из соотношения между модулями векторов E и H поля электромагнитной волны следует, что объемная плотность энергии электромагнитной волны

,

Где ν – скорость электромагнитной волны в среде .

^R (10.)

Перенос энергии электромагнитного поля в пространстве описывается посредством вектора Умова — Пойнтинга

S =[Е R].

Эти величины связаны уравнением которое выражает собой закон сохранения энергии электромагнитного поля.

Дифференциальному уравнению (10.13) соответствует интегральное

уравнение

где

(10.15)

— энергия электромагнитного поля в объеме V. Величина j E — удельная мощность джоулева энерговыделения, т.е. количество тепла, которое выделяется в единице объема проводника с током за единицу времени. Следовательно, интеграл

(10.16)

есть мощность, выделяющаяся в виде тепла в объеме V. Анализируя

уравнение (10.14), можно заключить, что поток вектора S через поверх­ность S, ограничивающую объем V,

есть энергия электромагнитного поля, вытекающая из этого объема за единицу времени. Таким образом, модуль вектора Умова — Пойнтинга равен энергии, которая падает за единицу времени на единицу площади

поверхности, W wdV

перпендикулярной этому вектору. Вектор S , как следует

из формулы (10.12), перпендикулярен векторам Е и Я . Он определяет направление, в котором перемещается энергия электромагнитного поля. Этот вектор иначе называют плотностью потока энергии электромаг­нитного поля. Согласно его физическому смыслу поток

ndS

есть энергия электромагнитного поля, падающая на некоторую поверх­ность S за единицу времени.

Вернемся к уравнению (10.14). Оно утверждает, что энергия W в S ndS S ndS(10.17)

объ­еме V изменяется вследствие того, что часть ее переходит в тепло, а часть вытекает

Энергия электромагнитных волн.

2. Объемная плотность энергии электромагнитного поля W равна сумме объемных плотностей энергии электрического (w_e) и магнитного (w_m) полей.

Для поля в линейной изотропной среде, не обладающей сегнетоэлектрическими и ферромагнитными свойствами, w_e можно найти по формуле w_e=dW_e/dV=½εε₀E²=½ED, а w_m – по формуле , поэтому

,

Где ε и μ – относительные диэлектрические и магнитная проницаемость среды. Из соотношения между модулями векторов E и H поля электромагнитной волны следует, что объемная плотность энергии электромагнитной волны

,

Где ν – скорость электромагнитной волны в среде .

2. В случае плоской линейно поляризованной монохроматической волны, распространяющейся вдоль положительного направления оси OX, напряженность поля .Соответственно объемная плотность энергии этой волны

.

Значение w в каждой точке поля периодически колеблется с частотой в пределах от 0 до . Среднее за период значение w пропорционально квадрату амплитуды напряженности поля:

.

Если плоская монохроматическая волна имеет произвольную (эллиптическую) поляризацию, то и отсюда получим

3. Вектор П плотности потока энергии электромагнитной волны называется вектором Умова-Пойтинга (вектором Пойтинга).

В случае переноса энергии бегущей монохроматической волной равна фазовой скорости этой волны. Вектор Умова-Пойтинга равен

В случае плоской бегущей монохроматической волны, которая эллиптически поляризована, модуль вектора П равен

Если, в частности, волна линейно поляризована, то

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ

(продолжение)



Энергия электромагнитной волны — Студопедия

Полная энергия волны складывается из суммы электрической и магнитной энергий:

.

Удобнее представлять энергию через объёмную плотность энергии волны:

Согласно закону сохранения энергии , т.к. векторы и колеблются в одной фазе. Поэтому можно записать

.

Плотность потока энергии электромагнитной волны определяется как

.

Здесь ; скорость света в вакууме, поэтому

.

Подставив значения векторов и , получим

,

а так выражается векторное произведение двух векторов, следовательно, является вектором:

вектор Умова-Пойнтинга, направлен в сторону распространения волны

Шкала электромагнитных волн.

Длина электромагнитной волны связана с периодом (и частотой ) формулой

.

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) —излучение.

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

В медицине несколько иная шкала электромагнитных волн:

Энергия электромагнитных волн. Плотность потока энергии. Вектор Пойнтинга.

Разумно предположить, что энергия
электромагнитной волны складывается
из энергии электрического поля волны
и магнитного. Тогда энергия единицы
объема — объемная плотность энергии —
может быть представлена такой суммой
(см. 4.14 и 10.11):

 = _E+_H=
. (13.11)

Учитывая, что
плотность энергии электромагнитной
волны можно записать еще и так:

 =
(13.12)

По мере распространения волны, все новые
и новые области пространства вовлекаются
в волновой процесс. В эти области от
источника волна приносит энергию.
Выделим в пространстве площадку Sи вычислим энергию, которая за времяпроходит с волной через эту площадку
(рис. 13.4.). Построим наSпараллелепипед, ребра которого параллельны
скорости распространения волны.
Длина ребер равна произведениюv.
Тогда за времячерез площадкуSпройдет с волной вся энергия, сосредоточенная
в объеме этого параллелепипеда.

Рис. 13.4.

W
=V
=
SSEHS

Здесь мы учли, что
иS_n=Scos— площадь нормального сечения
параллелепипеда.

Ежесекундно через поверхность единичной
площади, перпендикулярную направлению
распространения волны, проходит энергия

(13.13)

Этот результат принято записывать в
виде векторного произведения

. (13.14)

Вектор
называется вектором Пойнтинга. Его
направление совпадает с направлением
вектора фазовой скорости.Численно
вектор Пойнтинга равен плотности потока
энергии, то есть той энергии, которая в
единицу времени протекает через единичную
площадку, перпендикулярную направлению
скорости распространения волны.
Напомним, что в электромагнитной волне
направления векторовисвязаны правилом правого винта.

3. Примеры вычисления плотности потока энергии

Рассмотрим два примера расчета потока
электромагнитной энергии.

1. Плотность потока энергии в плоской электромагнитной волне в вакууме

Пусть волна распространяется в
положительном направлении оси x:

E = E₀cos(t
– kx)

H = H₀cos(t
– kx).

(Колебания EиHсинфазны и, кроме того,).

Тогда мгновенное значение плотности
потока энергии

P = E₀H₀
cos²(t
– kx)

Среднее значение модуля вектора Пойнтига
мы получим, усреднив квадрат косинуса:

Учитывая, что
этому результату можно придать такой
вид:

Средняя плотность потока энергии
(интенсивность) электромагнитной
волны пропорциональна квадрату амплитуды
колебания вектораили вектора

2. Плотность потока энергии электромагнитного поля в цепи постоянного тока. Выделение джоулева тепла в проводнике.

По цилиндрическому проводнику радиуса
rтечет постоянный
ток с плотностью.

На поверхности проводника напряженности
электрического и магнитного полей
направлены так, как показано на рис.
13.5. Их модули соответственно равны

(закон Ома) и

(теорема о циркуляции вектора).

Рис. 13.5.

Плотность потока энергии

Вектор Пойнтинга направлен от поверхности
внутрь проводника (рис. 13.5.).

В единицу времени внутрь проводника
длины lчерез его
боковую поверхность втечет энергия

.

Вспомним, что
— это джоулево тепло, выделяющееся в
единичном объеме проводника ежесекундно
(закон Джоуля-Ленца в дифференциальной
форме), а— объем участка проводника. Следовательно— джоулево тепло, выделяющееся за
единицу времени на участкеlпроводника!

Наш расчет привел к неожиданному
результату: тепло, выделяющееся в
проводнике, есть электромагнитная
энергия, втекающая в проводник через
его поверхность, а не перемещается вдоль
его оси вместе с носителями заряда, как
это могло бы показаться на первый взгляд.

60. Энергия электромагнитной волны. Плотность потока электромагнитной энергии. Вектор Пойнтинга.

Плотность
энергии электромагнитного поля равна
сумме плотностей для электрического
и магнитного полей (при отсутствии
сегнетоэлектриков и ферромагнетиков):

.
(11)

Импульс
электрома­гнитного поля

где
W
—
энергия электромагнитного поля. Выражая
импульс как р=тс
(поле
в ваку­уме распространяется со
скоростью с),
получим р=тс=
W/c,
откуда

Учитывая
(2), получим, что
для
каждого момента времени, тогда

.Пойнтинг
ввел понятие вектора плотности потока
энергии:

(12)

Поток
Ф электромагнитной энергии равен

.

—
вектор Умова- Пойтинга. Он направлен в
сторону распространения эл/магн волны,
а его модуль равен энергии, переносимой
эл/магн волной за единицу времени сквозь
единичную площадку, перпендикулярно
направлению распространению волны.

Плотностью
потока электромагнитного излучения
называют отношение электромагнитной
энергии
W,
проходящей за времяt
через перпендикулярную лучам поверхность
площадью S, к произведению площади S на
времяt:

Фактически
это мощность электромагнитного
излучения
(энергия в единицу времени), проходящего
через единицу площади поверхности.
Плотность потока излучения в СИ выражают
в ваттах на квадратный метр (Вт/м²).
Иногда эту величину называют интенсивностью
волны.

61. Свет как электромагнитная волна. Дисперсия света. Интерференция и дифракция волн.

Интерференция
световых волн

В
60-е годы XIX века Максвеллом были
установлены общие законы электромагнитного
поля, которые привели его к заключению,
что свет – это электромагнитные
волны.
Важным подтверждением такой точки
зрения послужило совпадение скорости
света в вакууме с электродинамической
постоянной:

Интерференция
света — одно из проявлений его волновой
природы, возникает, например, при
отражении света в тонкой воздушной
прослойке между плоской стеклянной
пластиной и плосковыпуклой линзой

Диспе́рсия
све́та
(разложение света) — это явление,
обусловленное зависимостью абсолютного
показателя преломления вещества от
частоты (или длины волны) света (частотная
дисперсия), или, то же самое, зависимость
фазовой скорости света в веществе от
длины волны (или частоты).

Интерференцией
волн называется явление наложения
волн, при котором происходит их взаимное
усиление в одних точках пространства
и ослабление – в других. Постоянная во
времени (стационарная) интерференционная
картина возникает только при сложении
волн равной частоты с постоянной
разностью фаз. Такие волны и возбуждающие
их источники называют когерентными.

Дифракцией
света
называется явление отклонения света
от прямолинейного направления
распространения при прохождении вблизи
препятствий. Как показывает опыт, свет
при определенных условиях может заходить
в область геометрической тени. Если на
пути параллельного светового пучка
расположено круглое препятствие
(круглый диск, шарик или круглое отверстие
в непрозрачном экране), то на экране,
расположенном на достаточно большом
расстоянии от препятствия, появляется
дифракционная картина – система
чередующихся светлых и темных колец.
Если препятствие имеет линейный характер
(щель, нить, край экрана), то на экране
возникает система параллельных
дифракционных полос.

Первый
эксперимент по наблюдению интерференции
света в лабораторных условиях принадлежит
И. Ньютону. Он наблюдал интерференционную
картину, возникающую при отражении
света в тонкой воздушной прослойке
между плоской стеклянной пластиной и
плосковыпуклой линзой большого радиуса
кривизны (рис. 3.7.1). Интерференционная
картина имела вид концентрических
колец, получивших название колец Ньютона

Интерференция
световых волн:От
одного источника  через щель  А
формировались  два пучка света (
через щели В и С), далее пучки света
падали на экран Э. Так как  воны от 
щелей В и С были когерентными, на экране
можно было наблюдать интерференционную
картину: чередование светлых и темных
полос.

Светлые полосы – волны
усиливали друг друга  (соблюдалось
условие максимума).
Темные полосы –
волны складывались в противофазе и
гасили друг друга (условие минимума).

3. Электромагнитные волны. Волны. Физика. Курс лекций

1. Электромагнитными волнами называются возмущения электромагнитного поля (т.е. переменное электромагнитное поле), распространяющиеся в пространстве.

Утверждение о существовании электромагнитных волн является непосредственным следствием решения системы уравнений Максвелла. Согласно этой теории следует, что переменное электромагнитное поле распространяется в пространстве в виде волн, фазовая скорость которых равна:

где — скорость света в вакууме, , — электрическая и магнитная постоянные, , — соответственно диэлектрическая и магнитная проницаемость среды.

2. Электромагнитные волны — поперечные волны. Векторы Е и Н поля электромагнитной волны взаимно перпендикулярны друг другу. Вектор скорости волны и векторы Е и Н образуют правую тройку векторов (Рисунок 2.1.4).

Для сравнения ориентации тройки векторов , Е и Н на рисунке приведено расположение осей декартовой системы координат. Такое сопоставление уместно и в дальнейшем будет использовано для определения проекций векторов Е и Н на координатные оси.

Рисунок 2.1.4

Взаимно перпендикулярные векторы Е и Н колеблются в одной фазе (их колебания синфазные). Модули этих векторов связаны соотношением:

которое справедливо для любой бегущей электромагнитной волны независимо от формы ее волновых поверхностей.

3. По форме волновых поверхностей волны могут быть плоские, эллиптические, сферические и т.д..

Монохроматической волной называется электромагнитная волна одной определенной частоты. Монохроматическая волна не ограничена в пространстве и во времени. В каждой точке электромагнитного поля монохроматической волны проекции векторов Е и Н на оси координат совершают гармонические колебания одинаковой частоты . Например, для плоской монохроматической волны, распространяющейся вдоль положительного направления оси ОУ, как показано на рисунке 2.1.3.,ее уравнение имеет вид:

Такие волны называются плоско (или линейно) поляризованными волнами.

Плоскость, в которой происходит колебание вектора Е называют плоскостью поляризации линейно поляризованной волны, а плоскость колебаний вектора Н – плоскостью колебаний. Ранее эти названия были обратными (см. [1]).

4. Все сказанное о стоячих волнах в упругих средах относится и к электромагнитным волнам. В этом случае, однако, волна характеризуется не одним вектором, а двумя взаимно перпендикулярными векторами Е и Н.

Стоячая электромагнитная волна состоит из двух стоячих волн — магнитной и электрической, колебания которых сдвинуты по фазе на .

5. Энергия электромагнитных волн. Объемная плотность энергии электромагнитного поля в линейной изотропной среде задается соотношением: с — скорость света в вакууме.

В случае плоской линейно поляризованной монохроматической волны, распространяющейся вдоль положительного направления ОY, напряженность электрического поля задается уравнением:

соответственно объемная плотность энергии этой волны

Значение объемной плотности энергии волны меняется за период от 0 до .Среднее за период значение энергии равно:

.

6. Вектор плотности потока энергии электромагнитной волны называется вектором Умова — Пойнтинга:

Для линейно поляризованной монохроматической волны вектор Пойнтинга направлен в сторону распространения волны и численно равен:

Интенсивность электромагнитной волны равна модулю среднего значения вектора Пойнтинга за период его полного колебания:

Интенсивностью электромагнитной волны называется физическая величина, численно равная энергии, переносимая волной за единицу времени через единицу площади поверхности, расположенной перпендикулярно к направлению распространения волны.

Интенсивность бегущей монохроматической волны: — фазовая скорость волны, среднее значение объемной плотности энергии поля волны.

Интенсивность света (электромагнитных волн, рассматриваемых в оптике) прямо пропорциональна квадрату амплитуды колебаний вектора напряженности Е поля световой волны.

16.3 Энергия, переносимая электромагнитными волнами — University Physics Volume 2

Перейти к содержаниюUniversity Physics Volume 2University Physics Volume 216.3 Энергия, переносимая электромагнитными волнами

.

Электромагнитные волны — Примечания к редакции для IIT JEE (основной и расширенный), NEET (AIPMT)

• Электромагнитная волна

? Электрическое и магнитное поля, колеблющиеся вместе, могут образовывать распространяющуюся волну, соответственно называемую электромагнитной волной.

• Уравнение плоской прогрессивной электромагнитной волны

E = E ₀ sin ω (t — x / c)

B = B ₀ sin ω (t — x / c)

Здесь ω = 2πf

(а)? Эти волны имеют поперечную природу и не требуют среды для распространения.

(б) Эти волны распространяются в пространстве со скоростью света, то есть 310 ⁸ м / с.

(c) Он переносит энергию при распространении. Чем выше частота, тем выше энергия, связанная с волной.

(d) Он может передавать свою энергию веществу, на которое он падает.

(e) Его распространение подчиняется закону обратных квадратов.

(f) Может использоваться для передачи информации.

(g) Он может отражаться или преломляться.

(h) Его можно расщеплять и рекомбинировать для получения дифракционных картин.

(i) Он может путешествовать на большие расстояния. Излучение, возникающее от простой синусоидальной волны 100 вольт и частотой 1 МГц, подаваемой на подходящую антенну, может быть обнаружено даже на следующей планете.

(j) Он движется по прямой.

(k) Он может изгибаться по окружности Земли за счет отражения от ионосферы.

(л) Может проходить сквозь стены.

(м) Его можно поймать, поместив на его пути металлический стержень, петлю, параболическую металлическую тарелку или рог, и запустить в атмосферу с помощью тех же инструментов.

(n) Поля E и B перпендикулярны друг другу.

(o) Поля E и B находятся в фазе (оба достигают максимума и минимума одновременно).

(p) Поля E и B перпендикулярны направлению движения (поперечные волны).

• Скорость электромагнитной волны

c = 1 / √µ ₀ ε ₀

Здесь µ ₀ — проницаемость свободного пространства, а ε ₀ — диэлектрическая проницаемость `свободного пространства.

c = E ₀ / B ₀

Здесь E ₀ и B ₀ — максимальные значения вектора электрического и магнитного поля.

• Полный лучистый поток (Мощность)

P = q ² a ² / 6πε ₀ c ²

Скорость потока энергии в электромагнитной волне описывается вектором S, который называется вектором Пойнтинга.

S = (1 / µ ₀ ) [EB]

СИ единица измерения S — ватт / м ²

• Энергия электромагнитных волн делится поровну между векторами электрического и магнитного полей.
• Средняя удельная электрическая энергия

U _E = ½ ε ₀ E ² = ¼ ε ₀ E ₀ ² S

• Средняя плотность магнитной энергии

U _B = ½ (B ² / µ ₀ ) = (B ₀ ² / µ ₀ )

• Интенсивность электромагнитной волны

? Определяется как пересечение энергии на единицу площади в единицу времени перпендикулярно направлениям распространения электромагнитной волны.

I = <µ> c = ½ (ε ₀ E ₀ ² c)

? Это ток, который возникает в области, в которой электрическое поле и, следовательно, электрический поток изменяется со временем.

Ток смещения, I _D = ε ₀ (dφ _E / dt)

Здесь φ _E — электрический поток.

? B.dl = µ ₀ (I + I _D )

Где, µ ₀ = Проницаемость = 4π10 ^-7 В / Ам

(а)? E.dS = q / ε ₀

Это уравнение является законом Гаусса в электростатике.

(б)? E.dS = 0

Это уравнение является законом Гаусса в магнитостатике.

(в)? E.dl = (- d / dt)? B.dS

Это уравнение представляет собой закон электромагнитной индукции Фарадея.

(d)? B.dl = µ ₀ [I + ε ₀ (dφ _E / dt)]

Это уравнение является законом Ампера-Максвелла.

• Электромагнитный спектр (состоит из электромагнитных волн всех частот)

(а) радиоволны (наибольшая длина волны, наименьшая частота)

(б) микроволны

(c) инфракрасные волны

(d) видимый свет (ROY G BIV)

(д) ультрафиолетовый свет

(е) рентгеновские снимки

(g) гамма-лучи (наименьшая длина волны, наибольшая частота)

(а) v = fλ

(б) Скорость распространения электромагнитных волн через материал меньше, чем в вакууме

(c) Показатель преломления: n = c / v, где v — скорость света в материале

(d) Когда волна проходит от одного материала к другому, частота остается постоянной, но длина волны изменяется:

(д) λ = λ ₀ / n, где λ ₀ — длина волны в вакууме

(a) для электромагнитной волны направление поляризации принимается за направление электрического поля

(b) когда электромагнитная волна проходит через поляризационный фильтр, интенсивность проходящего света уменьшается:

I = ½ I ₀ исходно неполяризованный свет

I = I ₀ cos ² θ первоначально поляризованный свет

После того, как свет проходит через фильтр, он поляризуется в направлении фильтра.

Электромагнитная волна, распространяющаяся в положительном направлении x: E и B перпендикулярны друг другу и синфазны. Направление распространения задается большим пальцем правой руки после того, как пальцы будут указывать в направлении E и сгибаться в направлении B (ладонь к B).

• Распространение электромагнитного спектра

При радиоволновой связи между двумя местами электромагнитные волны излучаются антенной передатчика в одном месте, которые проходят через пространство и достигают приемной антенны в другом месте.

Расположенный массив электромагнитных излучений в последовательности их длины волны или частоты называется электромагнитным спектром.

• Радио и микроволновые печи используются в радио- и телевещании.

• Инфракрасные лучи используются для

(а) Лечение мышечного напряжения

(b) Для фотосъемки в тумане или дыму

(c) В теплице, чтобы растениям было тепло

(d) Прогноз погоды с помощью инфракрасной фотографии

• Используются ультрафиолетовые лучи

(а) При изучении молекулярной структуры.

(b) При стерилизации хирургических инструментов.

(c) При обнаружении поддельных документов, отпечатков пальцев.

(а) При обнаружении дефектов, трещин, изъянов и отверстий в металлических изделиях.

(б) При изучении кристаллической структуры.

(c) Для обнаружения жемчуга в устрицах.

• γ-кванты используются для изучения структуры ядер. ? ? ?

Термосфера — это термическая классификация атмосферы.В термосфере температура увеличивается с высотой. Термосфера включает экзосферу и часть ионосферы.

Экзосфера — это самый внешний слой атмосферы Земли. Экзосфера простирается от примерно 400 миль (640 км) до примерно 800 миль (1280 км). Нижняя граница экзосферы называется критическим уровнем утечки, где атмосферное давление очень низкое (атомы газа очень широко разнесены), а температура очень низкая.

Мезосфера характеризуется температурами, которые быстро снижаются с увеличением высоты.Мезосфера простирается от 31 до 50 миль (от 17 до 80 километров) над поверхностью Земли.

Для стратосферы характерно небольшое повышение температуры с высотой и отсутствие облаков. Стратосфера простирается от 11 до 31 мили (от 17 до 50 километров) над поверхностью земли. Озоновый слой Земли расположен в стратосфере. Озон, форма кислорода, имеет решающее значение для нашего выживания; этот слой поглощает много ультрафиолетовой солнечной энергии. Только самые высокие облака (перистые, перисто-слоистые и перисто-кучевые) находятся в нижней стратосфере.

Тропопауза — это пограничная зона (или переходный слой) между тропосферой и стратосферой. Тропопауза характеризуется незначительным изменением температуры или ее отсутствием.

Тропосфера — это самая нижняя область атмосферы Земли (или любой планеты). На Земле он поднимается от уровня земли (или воды) до высоты около 11 миль (17 километров). Погода и облака происходят в тропосфере. В тропосфере температура обычно понижается с увеличением высоты.

Ионосфера начинается на высоте около 43-50 миль (70-80 км) и продолжается на сотни миль (около 400 миль = 640 км). Он содержит много ионов и свободных электронов (плазма). Ионы образуются, когда солнечный свет попадает на атомы и отрывает некоторые электроны. Полярные сияния происходят в ионосфере.

(a) D-слой находится на виртуальной высоте 65 км от поверхности Земли и имеет плотность электронов ≈ 10 ⁹ м ^-3 .

(b) E-слой находится на виртуальной высоте 100 км от поверхности земли, имеет плотность электронов ≈ 210 ¹¹ м ^-3 .

(c) F ₁ -слой находится на виртуальной высоте 180 км от поверхности Земли, имея плотность электронов ≈ 310 ¹¹ м ^-3 .

(d) F _{2 Слой} находится на высоте по вертикали около 300 км в ночное время и от 250 до 400 км в дневное время. Электронная плотность этого слоя ≈ 810 ¹¹ м ^-3 .

Функции курса

• 728 Видео-лекции
• Примечания к редакции
• Документы за предыдущий год
• Ментальная карта
• Планировщик обучения
• Решения NCERT
• Обсуждение Форум
• Тестовая бумага с видео-решением

.