Излучение электромагнитных волн.

Если заряды покоятся или движутся равномерно и прямолинейно, то они не излучают электромагнитные волны. Цепи постоянного тока, в которых носители заряда движутся с неизменной скоростью v, являются источником постоянного магнитного поля B, но электромагнитные волны они не излучают. Источником электромагнитных волн являются заряды, движущиеся ускоренно.

Среди различных систем, излучающих электромагнитные волны, особо важным является электрический диполь – два точечных заряда q, противоположных по знаку.

Диполь характеризуется дипольным моментом: p=ql, где l – расстояние между зарядами.

При ускоренном движении одного заряда относительно другого происходит излучение электромагнитных волн. При этом изменяется дипольный момент системы, причем скорость изменения дипольного момента системы не остается постоянной

. (17)

Для излучения электромагнитных волн необходимо, чтобы скорость изменения дипольного момента системы не была постоянной.

При постоянном расстоянии между зарядами дипольный момент системы можно изменять за счет изменения величины зарядов при перетекании заряда между полюсами диполя. Если перетекающие заряды двигаются ускоренно, то система излучает электромагнитные волны. Условие (17) при этом также выполняется.

Если длина волны излучения намного превышает размеры диполя (l >> l), то такой диполь называется элементарным. Задача об излучении элементарного диполя в теории излучающих систем имеет особое значение. Дело в том, что всякую реальную излучающую систему – антенну, по которой течет переменный ток, – можно мысленно разложить на элементы тока, каждый из которых излучает, как элементарный диполь. Путем суперпозиции электромагнитных полей таких элементов можно получить электромагнитное поле всей излучающей системы.

Простейшим примером элементарного диполя являются два металлических шара, заряжаемые от генератора электрических колебаний, если расстояние между шарами l << l (см. рис.4). Пусть заряд шаров изменяется по гармоническому закону: q=q₀sinwt. Дипольный момент также будет меняться по закону:

p=p₀sinwt, (18)

где p₀=q₀l – амплитудное значение дипольного момента.

Элементарный диполь — одна из моделей, широко используемых в физике. Важным примером диполей являются атомы. Круговое движение электронов в атомах можно разложить на два прямолинейных гармонических колебания. Электрон, совершающий прямолинейные гармонические колебания, совместно с положительным ядром (не принимающим участия в излучении) образует диполь, момент которого изменяется по гармоническому закону. Длина волны света, излучаемого атомом, намного больше размера атома, поэтому такой диполь с большой точностью можно считать элементарным.

Дата добавления: 2015-08-02