Densitatea undei electromagnetice

Radiație electromagnetică Densitatea fluxului / este raportul dintre energia electromagnetică W, timpul care trece prin t razele perpendiculare pe suprafața S, un produs al zonei S în timpul t:

De fapt, această putere radiații electromagnetice (energie pe unitatea de timp) care curge printr-o unitate de suprafață. Densitatea fluxului de radiație în SI exprimată în wați pe metru pătrat (W / m2). Uneori, această cantitate este numită intensitatea valurilor.

Îmi exprim densitatea de energie electromagnetică și de viteza de propagare s. Selectăm suprafața S, perpendicular pe grinzile și să-l construiască ca bază pentru formarea cilindru cu c t (fig. 7.6). Cilindrul volum V = Sc t. Energia câmpului electromagnetic din interiorul cilindrului este egală cu produsul dintre densitatea de energie pe unitatea de volum: W = c tS. Toate această energie în timpul t va avea loc peste baza dreapta a cilindrului. Prin urmare, din (7.1) obținem

t. e. densitatea fluxului de radiație este egală cu produsul dintre densitatea energiei electromagnetice la viteza sa de propagare.

Ne găsim dependență de densitatea fluxului de radiație distanța de la sursa. Pentru aceasta trebuie să introducem un alt concept nou.

Dependența densității fluxului de radiație distanța de la sursa punct. Energia care este transferată undelor electromagnetice a lungul timpului este distribuit pe o suprafață mai mare și mai mare. Prin urmare, energia transmisă prin unitatea de suprafață pe unitatea de timp, t. E. Densitatea fluxului de radiație descrește cu distanța de la sursa.

Am loc o sursă punct în centrul unei sfere de rază R. Suprafața sferei S = 4 R 2. Dacă se presupune că sursa în toate direcțiile într-un timp t emite energie totală W, atunci

Densitatea fluxului de radiație de la o sursă punct este invers proporțională cu pătratul distanței de la sursa.

Dependența densității fluxului pe frecvența. Radiation undelor electromagnetice are loc la o mișcare accelerată de particule încărcate (vezi. § 48). Intensitatea câmpului electric și densitatea fluxului magnetic sunt proporționale cu accelerația particulelor electromagnetice o undă radiantă. Accelerația oscilații armonice este proporțională cu pătratul frecvenței. Prin urmare, intensitatea câmpului electric și densitatea fluxului magnetic sunt proporționale cu pătratul frecvenței ca:

electric densitate de energie câmp este proporțională cu pătratul intensității câmpului. Energia câmpului magnetic, așa cum se poate demonstra, este proporțională cu pătratul inducției magnetice. Full electromagnetice densitate de energie câmp este suma densitatea de energie a câmpurilor electrice și magnetice. Având în vedere formula (7.2) a densității fluxului de radiație

Densitatea fluxului de radiație este proporțională cu puterea a patra a frecvenței.

vector Poynting - vector al fluxului de energie densitate E - magneziu. câmp (în sistemul CGS), unde E și H - Rezistența electrică. și magneziu. câmpuri. P. în. este conta modulo egal de energie transferat pe unitatea de suprafață, care este perpendicular pe S. pe unitatea de timp. Deoarece tangențial la granița dintre cele două componente media ale E și H sunt continue, vectorul S este continuu la limita a două medii. Densitatea numărului de trafic de e-mail - magneziu. câmp este determinată de vectorul S / c 2. Acest raport este prezentat semnificație e - magn. câmp. P. în. o parte din tensorul electromagnetice de impulsuri de energie câmp. Conceptul de P. în. a fost introdus în teorema Sing-ntinga, la 10 ani după generală formulare N. A. Umovym (1874) concepte ale fluxului de energie în mediu, astfel încât în ​​IP. literatura de specialitate este adesea numit Umov - Poynting.

Comune tuturor undelor (indiferent de natura lor) este că propagarea lor se efectuează la transferul de energie fără transferul de substanță.

Energia transferată e / m energia valurilor este format din câmpuri electrice și magnetice.

W skla-dyval energie vrac densitate undelor electromagnetice de vrac densitate cer câmpuri electrice și magnetice (4.1)

Dată fiind expresia (3.5), se constată că densitatea de energie a câmpurilor electrice și magnetice în fiecare moment VRE-Meni identice, adică =. Prin urmare, (4.2)

Înmulțind densitatea de energie w v a vitezei de propagare a undei în mediu pentru a obține modulul densității fluxului de energie (4.3)

Deoarece vectorii E și H sunt perpendiculare una pe cealaltă și formează cu direcția de sistem dreptaci de propagare a undei, direcția vectorului [EH] coincide cu direcția transferului de energie, iar modulul acestui vector este egal cu densitatea de flux a electromagnetului EN.Vektor termen nazyvaetsyavektorom energie Poynting: S = [EH]. (4.4)

Vectorul S este îndreptată spre dez-prostraneniya e / m val iar magnitudinea sa este egală cu energia transportată de către o undă electromagnetică per unitate VRE-Meni printr-o unitate de suprafață perpen-ții depozite de direcții de propagare a undei.

Intensitatea este legată de relația vectorul Poynting: