Начала Волновой оптики: различия между версиями
Содержимое удалено Содержимое добавлено
Правка |
Правка |
||
Строка 39:
<math> \vec{E}(z,t)= \vec{E}(z)cos\phi(z,t) =\vec{E}(z)cos(\omega t- kz + \phi_0 )</math>
<math> \vec{H}(z,t)= \vec{H}(z)cos\phi(z,t) =\vec{H}(z)cos(\omega t- kz + \phi_0 ) </math>,
Эти уравнения описывают волну, распространяющуюся в направлении <math>z</math> , в которой напряженности электрического и магнитного полей меняются синхронно во времени. Рисунок представляет собой «замороженную» картину этой волны для некоторого фиксированного момента времени.▼
▲, где <math> \phi(z,t)= \omega t- kz + \phi_0 </math> есть фаза колебаний .
Параметр <math> k = 2\pi/ (\lambda) </math>, представляет собой [[волновое число]], где (\lambda) есть длина волны. Поскольку колебания интенсивности происходят для различных составляющих волны во взаимно перпендикулярных плоскостях, то такая монохроматическая волна является плоско поляризованной и поперечной, так как векторы <math> \vec{E}(z,t)</math> и <math> \vec{H}(z,t) </math>перпендикулярны направлению распространения волны и,следовательно, вектору скорости <math>\vec{v}</math>.▼
▲Эти уравнения описывают волну, распространяющуюся в направлении , в которой напряженности электрического и магнитного полей меняются синхронно во времени. Рисунок представляет собой «замороженную» картину этой волны для некоторого фиксированного момента времени.
▲Параметр <math> k = 2\pi/ \lambda </math>, представляет собой волновое число, где \lambda есть длина волны. Поскольку колебания интенсивности происходят для различных составляющих волны во взаимно перпендикулярных плоскостях, то такая монохроматическая волна является плоско поляризованной и поперечной, так как векторы <math> \vec{E}(z,t)</math> и <math> \vec{H}(z,t) </math>перпендикулярны направлению распространения волны и,следовательно, вектору скорости <math>\vec{v}</math>.
Исторически первым источником электромагнитных волн был [[диполь Герца]] , использованный [[Генрих Герц |Генрихом Герцем ]]для закончившейся для него триумфом попытке экспериментального опровержения теории Максвелла. Это устройство представляло собой [[гармонический осциллятор]], в наше время реализуемый, например, антенными устройствами радиостанций. [[Изображение: Генерация_электромагнитной_волны.jpg|thumb|right|Условное изображение «замороженной» электромагнитной волны]]
Строка 55 ⟶ 54 :
Решениям уравнений Максвелла свойственна также инвариантность по отношению к движению по стреле времени. Из этого, например, следует [[свойство обратимости]] хода светового луча, который будет распространяться в обратную сторону по тому же пройденному им ранее пути. Однако имеется возможность с помощью использования эффекта Фарадея обеспечить распространение волны лишь в одном направлении и нарушить эту обратимость хода.
Из решений уравнений Максвелла следует, что в вакууме скорость распространения электромагнитной волны
<math> С 1983 года и по настоящее время принято считать, что с = .
Из уравнений Максвелла непосредственно следует, что при распространении света в среде, характеризуемой своей диэлектрической постоянной <math>\varepsilon</math> и магнитной проницаемостью <math>\mu </math> происходит замедление света
<math> v = с/
где <math> n =\sqrt[2](\varepsilon \mu) </math> есть [[показатель преломления среды]]. Поскольку скорость света представляет собой наивысшую скорость, достигаемую в природе, то реальный показатель преломления любого вещества всегда больше единицы. Существование общепринятого и универсального термина «скорость света» делает излишними претензии педантов на неправомочность использования любых терминов, содержащих слово «свет», для описания характеристик поля электромагнитного излучения за пределами [[область спектральной чувствительности глаза|области спектральной чувствительности глаза]]. Все опасения о возможных ошибках снимаются после упоминания [[единицы измерения |единиц измерения ]]этих характеристик(энергетических или световых).
Существенно, что длина волны ''зависит'' от показателя преломления среды, а частота ''не зависит''. По крайней мере, до тех пор, пока интенсивность света не станет настолько высокой, что начнут сказываться нелинейные эффекты. Многие оптические среды (но не все) не обладают магнитными свойствами, Для них <math>\mu\approx 1</math>
Плотность энергии электрического поля <math></math> , а магнитного - <math></math> Из уравнений Максвелла следует, что для неподвижного наблюдателя выполняется соотношение <math></math> ( ). Отсюда непосредственно следует, что электрическая и магнитная составляющие волны создают в одном и том же месте пространства равные значения плотности энергии: <math></math> .
| |||