Читайте также: |
|
Дәріс 1-бөлім
Жарық толқындарының қасиеттері
Жарықтың электромагниттік табиғаты
Толқындық теңбеу.Кез келген электромагниттік толқындар вакуумда тұрақты жылдамдықпен тарайды:
м/с.
Максвелше жарықтың табиғаты электромагниттік болады және вакуумде с тұрақты жарық жылдамдығымен тарайды, ал ортадағы жарық жылдамдығы мынаған тең:
, (4.1)
мұндағы Ф/м, = 12,56×10-7 Гн/м – тұрақты шамалар, ал e және m – заттың диэлектрлік және магнит өтімділігі. – мөлдір диэлектриктің сыну көрсеткіші деп аталады, мұндай заттардың көпшілігі үшін m= 1, яғни n= , онда
.
Бұдан жарық толқынының ұзындығы вакуумнан затқа өткенде өзгереді деген қорытынды шығады. Өйткені, , онда вакуумда , ал , демек
. (4.2)
Вакуумдағы жарық толқынының ұзындығы
аралықта жатады, сондықтан олардың жиілігі
.
Максвелл теңдеулерінен жарық толқындарының түбегейлі қасиеттері шығады: олардың көлденеңдігі, бойлық құраушысының болмауы, ортогоналдылығы . Электромагнитті толқындар сфералық (цилиндрлік), жазық болып бөлінеді және олардың әрқайсысы монохроматты (w=const) болуы мүмкін. Қарапайым, сонымен бірге дербес түрі ретінде гармониялық осциллятор шығаратын жазық монохроматты электромагниттік толқынды қарастырайық:
, (4.3)
мұндағы Е0 және Н0 – электр және магнит өрістерінің кернеулік векторларының амплитудалық мәндері; w – тербелістің циклдік жиілігі: ; u – ОХ осі бойынша оң бағытта берілген затта таралған толқынның жылдамдығы. Жарық толқынының өзімен бірге тасымалдайтын энергиясы энергия ағынының векторлық тығыздығымен (Умов-Пойнтинг векторымен) сипатталады:
, (4.4)
мұндағы – берілген уақыт мезетіндегі кеңістіктің әрбір нүктесіндегі энергияның шамасын және таралу бағытын көрсетеді. Изотропты ортада бағыты толқынның (жарық сәулесінің) таралу бағытына сәйкес келеді, сондықтан векторлары оң бұранда құрайды: немесе . Электромагниттік толқындағы және векторларының модулдерінің тәуелділігі мынадай:
,
онда
, (4.5)
мұндағы , яғни деп қабылданған. (4.4) және (4.5) теңдеулерінен векторының орташа мәні -қа тең екендігі шығады, демек , ал .
S векторының мәндерінің тербелістері және тербелістерімен салыстырғанда 2w есе жиілікпен жасалады. Энергия ағынының тығыздығы мәндерінің уақыт бойынша жарық толқыны тасымалдайтын орта модулін кеңістіктің берілген нүктесіндегі жарық интенсивтігі I деп атайды.
, (4.6)
жарық интенсивтігінің сандық мәні
, (4.7)
сонымен, ~ , ал вакуумдағы жарықтың таралуы кезіндегі мәні
~ . (4.8)
Интенсивтік Вт/м2 немесе лм/м2 өлшем бірліктерімен анықталады.
Бақылау сұрақтары:
1. Электромагниттік толқындардың қандай қасиеттері сізге белгілі?
2. Қума электромагниттік толқындардың интенсивтігі мен Умов-Пойнтинг векторының арасында қандай байланыс бар?
Дата добавления: 2015-12-01; просмотров: 419 | Нарушение авторских прав