Fale elektromagnetyczne.
Falami elektromagnetycznymi nazywamy rozchodzące się w przestrzeni zmienne pola elektryczne i magnetyczne, prostopadłe do siebie wzajemnie i do kierunku ich rozchodzenia się. Twierdzenie o istnieniu fal elektromagnetycznych wynika bezpośrednio z równań Maxwella. A) Opis ogólny: x=x0 cosω(t-y/v), analogia do ruchu drgającego: x=x0 cos(ωt+δ) to rozwiązania równania: d²x/dt²=-ω²x. 1) dx/dt=-x0sinω(t-y/v); d²x/dt²=-x0ω²cosω(t-y/v), 2) dx/dy=-x0ω/v sinω(t-y/v); d²x/dy²=-(x0ω²/v²)*cosω(t-y/v). Z 1):-x0ω²cosω(t-y/v)=d²x/dt², natomiast z 2) -x0ω²cos(t-y/v)=v²*d²x/dy². Wynika z wyprowadzeń, że: d²x/dt²=v²d²x/dy², jest to równanie dowolnej fali. B) Równanie fali elektromagnetycznej płaskiej. (rysunek)
d²E/dt²= c²d²E/dy²E=Eο cos ω(t-y/c), d²B/dt²=c²d²B/dy²B=Bο cos ω(t-y/c). c=√1/Єομο m/s. Gęstość ρe=½ЄοE², ρB=½B²/μο, ρEB=ρE+ρB=½ЄοE²+1/2μο*B²,
ρEB=ЄοE². Strumień Φ energii to ilość energii przenikającej przez daną powierzchnię w danym czasie. [Φ]=J/s lub eV/s. Natężenie İ=dΦ/dS[İ]=[J/m²s]. Spin L=ρEB/ω. Pęd p=ρEB/c. (rysunek)
Proces wzbudzania fal elektromagnetycznych przez jakikolwiek układ w otaczającej przestrzeni nazywamy promieniowaniem (emisja) fal, a sam układ –promieniującym (emitującym). Zgodnie z elektrodynamika klasyczna fale elektromagnetyczne wzbudzane są przez poruszające się ruchem przyspieszonym ładunki elektryczne- w szczególności przez obwód elektryczny, w którym zmienia się wartość natężenia prądu. Jednym z najprostszych układów promieniujących jest dipol elektryczny którego moment pędu zmienia się w czasie. Taki drgający obwód nazywamy oscylatorem (antena emitująca fale). Fala elektromagnetyczna rozchodzi się w płaszczyźnie poziomej. Fale elektromagnetyczne wywierają ciśnienie na spotkanych na ich drodze przeszkodach; P=ЄοE²ciśnienieN/m²]. Podział fal elektromagnetycznych ze względu na długość λ: fale długie λ>2000m; fale radiowe 10m<λ<2000m; fale radiowe ultra krótkie (UKF) 1m<λ<10m; mikrofale 1mm<λ<1m; promieniowanie podczerwone 0,8μm<λ<1mm; światło widzialne 0,4μm<λ<0,8μm; nadfiolet 10nm<λ<0,4μm; promieniowanie X 0,001nm<λ<10nm; promienie γ λ<0,001nm.
