Энергетические характеристики электромагнитных волн.

Объемные плотности энергии электрического и магнитного полей находятся как:

. (6)

Для электромагнитной волны в вакууме соотношение между величинами E и B с учетом (2) и (3) будет следующим: . После подстановки этого выражения в (6) получим, что в электромагнитной волне электрическая и магнитная энергии равны:

. (7)

Плотность энергии электромагнитной волны равна сумме плотностей энергии электрического и магнитного полей:

. (8)

Для гармонической волны из (4) и (8) следует, что плотность энергии зависит от координаты и времени следующим образом:

. (9)

Средняя плотность энергии в такой волне:

. (10)

В (10) было учтено, что среднее значение .

Рассмотрим в поле электромагнитной волны площадку S, ориентированную перпендикулярно скорости волны с (рис.2).

За время Δt через площадку S пройдет энергия ΔW, заключенная внутри параллелепипеда. Его объем равен SсΔt. Объемная плотность энергии . Мощность, переносимая волной через площадку S:

. (11)

Интенсивностью волны называется средняя мощность, переносимая волной через единицу поверхности:

. (12)

Из (10), (11) и (12) следует, что

(13)

Полученный результат показывает, что интенсивность волны пропорциональна квадрату амплитуды колебаний вектора E:

. (14)

Интенсивность является одной из важнейших характеристик волны, поскольку ее достаточно просто измерить на опыте.

Дата добавления: 2015-08-02