Группа 1-6 Физика 15.04.2020г

План урока

Урок № ______

Дата проведения: 15.04.2020 год.

Группа № 1-6

Специальность: ТО авто

Преподаватель: Абдулгалимов Солтанмурат

Тема урока: Электромагнитные волны и их свойства.

Электромагнитные волны — это такие электромагнитные колебания, которые распространяются в пространстве с конечной скоростью, которая зависит от свойства среды. Иными словами можно сказать, что электромагнитной волной называют распространяющееся в пространстве электромагнитное поле или электромагнитное возмущение.

Вспомним механическую волну.

Механическая волна — это распространение колебаний частиц вещества в пространстве.

В физике различают продольные и поперечные волны. Волна называется продольной, если частицы среды совершают колебания в направлении распространения волны; а поперечной называется волна, когда частицы среды совершают колебания в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны.

Какие величины характеризуют волну? Это длина волны, скорость ее распространения, период и частота колебаний.

Длина волны — это расстояние между двумя ближайшими точками, колеблющимися в одинаковых фазах. При этом длина волны равна тому расстоянию, на которое распространяется фронт волны за время, равное периоду колебаний источника волн.

Механические волны не могут распространяться в вакууме, т.е. для их существования необходимо наличие упругой среды: газа, жидкости или твердого тела.

В отличии от них, существуют волны и не нуждаются в наличии какого-либо вещества. То есть, они могут существовать и в вакууме. Такие волны называются электромагнитными волнами.

Электромагнитные волны -  распространяющееся в пространстве возмущение (изменение состояния) электромагнитного поля. Виды ЭМВ – видимый свет, ИК-излучение, рентгеновское излучение, гамма-излучение, радиоволны.

Для излучения электромагнитных волн заряд не обязательно должен совершать колебательное движение; главное — чтобы у заряда было ускорение. Любой заряд, движущийся с ускорением, является источником электромагнитных волн. При этом излучение будет тем интенсивнее, чем больше модуль ускорения заряда.

Так, при равномерном движении по окружности (скажем, в магнитном поле) заряд имеет центростремительное ускорение и, стало быть, излучает электромагнитные волны. Быстрые электроны в газоразрядных трубках, налетая на стенки, тормозятся с очень большим по модулю ускорением; поэтому вблизи стенок регистрируется рентгеновское излучение высокой энергии (так называемое тормозное излучение).

Электромагнитные волны оказались поперечными — колебания векторов напряжённости электрического поля и индукции магнитного поля происходят в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.

Рассмотрим, например, излучение заряда, совершающего гармонические колебания с частотой   вдоль оси   вокруг начала координат. Во все стороны от него бегут электромагнитные волны — в частности, вдоль оси  . На рис. 5 показана структура излучаемой электромагнитной волны на большом расстоянии от заряда в фиксированный момент времени.

Рис. 5. Синусоидальная электромагнитная волна

Скорость волны   направлена вдоль оси  . Векторы   и   в каждой точке оси   совершают синусоидальные колебания вдоль осей   и   соответственно, меняясь при этом синфазно.

Кратчайший поворот вектора   к вектору   всегда совершается против часовой стрелки, если глядеть с конца вектора  .

В любой фиксированный момент времени распределение вдоль оси   значений модуля векторов   и   имеет вид двух синфазных синусоид, расположенных перпендикулярно друг другу в плоскостях   и   соответственно. Длина волны   — это расстояние между двумя ближайшими точками оси  , в которых колебания значений поля происходят в одинаковой фазе (в частности — между двумя ближайшими максимумами поля, как на рис. 5).

Частота, с которой меняются значения   и   в данной точке пространства, называется частотой электромагнитной волны; она совпадает с частотой   колебаний излучающего заряда. Длина электромагнитной волны  , её частота   и скорость распространения c связаны стандартным для всех волн соотношением:

 (2)

Эксперименты показали, что электромагнитным волнам присущи те же основные свойства, что и другим видам волновых процессов.

Основными свойствами электромагнитных волн являются:

Поляризация для электромагнитных волн — явление направленного колебания векторов напряженности электрического поля E или напряженности магнитного поля H.

Рассеяние света — рассеяние электромагнитных волн видимого диапазона при их взаимодействии с веществом. При этом происходит изменение пространственного распределения, частоты, поляризации оптического излучения

Преломление — изменение направления распространения волн (лучей) электромагнитного излучения, возникающее на границе раздела двух прозрачных для этих волн сред или в толще среды с непрерывно изменяющимися свойствами.

Отражение — физический процесс взаимодействия волн или частиц с поверхностью, изменение направления волнового фронта на границе двух сред с разными свойствами, в котором волновой фронт возвращается в среду, из которой он пришёл.

Интерференция волн — взаимное увеличение или уменьшение результирующей амплитуды двух или нескольких когерентных волн при их наложении друг на друга

Дифракция волн — явление, которое проявляет себя, как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн.

Поглощение электромагнитного излучения — процесс потери энергии потоком электромагнитного излучения вследствие взаимодействия с веществом, другими волнами или средой.

магнитные поля могут возбуждаться либо движущимися электрическими зарядами (т.е. электрическим током), либо переменными электрическими полями.

Получается замкнутый круг: поля могут попеременно воспроизводить друг друга даже в вакууме, и этот процесс может повторяться до бесконечности.

Совокупность связанных друг с другом периодически изменяющихся электрического и магнитного полей называют электромагнитным полем.

Из теории электромагнитного поля Максвелла вытекает, что по своей природе электромагнитное поле не может быть локализовано в месте зарождения, а распространяется в пространстве. При этом данный процесс распространяется в пространстве по всем направлениям.

Так вот, распространяющееся в пространстве периодически изменяющееся электромагнитное поле и представляет собой электромагнитную волну.

В связи с тем, что электромагнитные волны распространяются не только в веществе, но и в вакууме, возникает вопрос: что совершает колебания в электромагнитной волне, иными словами, какие физические величины периодически меняются в ней?

Известно, что количественной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции,а количественной характеристикой электрического поля служит его напряженность. Поэтому, когда говорится о том, что магнитное и электрическое поля меняются, то понимается, что меняются соответственно вектор индукции магнитного поля и вектор напряженности электрического поля.

Домашнее задание: сделай конспект и ответь на контрольные вопросы.

контрольные вопросы:

1. объясните природу электромагнитных волн.

2. какова скорость распространения электромагнитных волн?

3. может ли электромагнитная волна распространятся в вакууме?

Жду ваши ответы и вопросы на адрес электронной почты:

[email protected]