Властивості електромагнітних хвиль

Для випромінювання електромагнітних хвиль заряд не обов’язково повинен здійснювати коливальний рух, головне – щоб у заряду було прискорення. Будь-який заряд, який рухається з прискоренням, є джерелом електромагнітних хвиль.

При цьому випромінювання буде тим інтенсивніше, чим більше модуль прискорення заряду.

Так, при рівномірному русі по колу (скажімо, в магнітному полі) заряд має доцентрове прискорення і, стало бути, випромінює електромагнітні хвилі.

Швидкі електрони в газорозрядних трубках, налітаючи на стінки, гальмуються з дуже великим по модулю прискоренням; тому поблизу стінок реєструється рентгенівське випромінювання високої енергії (так зване гальмівне випромінювання).

Синусоїдальна елктромагнітна хвиля

В якості прикладу розглянемо випромінювання заряду, що здійснює гармонійні коливання з частотою V уздовж осі Y навколо початку координат. На всі боки від нього йдуть електромагнітні хвилі – зокрема, уздовж осі X. Швидкість хвилі Fc спрямована уздовж осі X. Вектори EF і BF в кожній точці осі X здійснюють синусоїдальні коливання уздовж осей Y і Z відповідно, міняючись при цьому синфазно.

Найкоротший поворот вектора E до вектора B завжди відбувається проти годинникової стрілки, якщо дивитися з кінця вектора с.

У будь-який фіксований момент часу розподіл уздовж осі X значень модуля векторів E і B має вигляд двох синфазних синусоїдів, розташованих перпендикулярно один одному в площинах XY і XZ відповідно. Довжина хвилі Л – це відстань між двома найближчими точками осі X, в яких коливання значень поля відбуваються в однаковій фазі (зокрема – між двома найближчими максимумами поля.

Таким чином, електромагнітні хвилі виявилися поперечними – коливання векторів напруженості електричного поля і індукції магнітного поля відбуваються в площині, перпендикулярній напрямку поширення хвилі.

Частота, з якою змінюються значення E і B в даній точці простору, називається частотою електромагнітної хвилі; вона збігається з частотою V коливань випромінюючого заряду. Довжина електромагнітної хвилі L, її частота V і швидкість поширення не пов’язані стандартним для всіх хвиль співвідношенням:

с = λv

Експерименти показали, що електромагнітним хвилям притаманні ті ж основні властивості, що й іншим видам хвильових процесів.

  •  Відбиття хвиль. Електромагнітні хвилі відбиваються від металевого листа – це було виявлено ще Герцем. Кут відбиття при цьому дорівнює куту падіння;
  • Поглинання хвиль. Електромагнітні хвилі частково поглинаються при проходженні крізь діелектрик;
  • Заломлення хвиль. Електромагнітні хвилі змінюють напрям поширення при переході з повітря в діелектрик (і взагалі на межі двох різних діелектриків);
  • Інтерференція хвиль. Герц спостерігав інтерференцію двох хвиль: перша приходила до приймального вібратора безпосередньо від випромінюючого вібратора, друга – після попереднього відбиття від металевого листа. Змінюючи положення приймального вібратора і фіксуючи положення інтерференційних максимумів, Герц виміряв довжину хвилі Л. Частота V власних коливань в приймальному вібраторі була Герцу відома. За формулою Герц обчислив швидкість поширення електромагнітних хвиль і отримав наближено з ~ 3 • 108 м/с. Саме такий результат передбачала теорія, побудована Максвеллом;
  • Дифракція хвиль. Електромагнітні хвилі огинають перешкоди, розміри яких порівнянні з довжиною хвилі. Наприклад, радіохвилі, довжина хвилі яких становить кілька десятків або сотень метрів, огинають будинки або гори, що знаходяться на шляху їх розповсюдження.
Посилання на основну публікацію