§ 5. Излучение диполя.

Процесс возбуждения электромагнитных волн какой-либо системой в окружающем пространстве называется излучением этих волн, а сама система называется излучающей. Поле электромагнитных волн называется полем излучения. Согласно классической электродинамики электромагнитные волны возбуждаются электрическими зарядами, движущимися с ускорением. Простейшей излучающей системой является электрический диполь, момент p которого изменяется со временем.

либо p, либо является функцией времени.

Мощность излучения:

Направление излучения:

Зависимость I(_) при фиксированном r называют полярной диаграммой.

§ 6. Характеристики электромагнитных волн.

Рассмотрим физические величины, описывающие электромагнитную волну на примере простейшей волны

Амплитудой колебаний называется максимальное значение напряженности поля в данной точке.

Величина (t - kr +₀) называется фазой. Она определяет значение в данной точке в момент времени t .

₀ - начальная фаза - фаза волны в точке r = 0, t = 0.

Поверхность одинаковой фазы называется волновой поверхностью.

Период Т -минимальное время, через которое вектор повторяет свое значение.

Частота  - число колебаний в единицу времени.

Длина волны  - минимальное расстояние между точками вдоль направления распространения z, в которых вектор колеблется синхронно (с одинаковой фазой).

Волновое число - - число длин волн, укладывающихся на отрезке длиной 2.

Волновой вектор - вектор, модуль которого  = k, а направление совпадает с направлением нормали к волновой поверхности. В изотропной среде вектор совпадает с направлением распространения света.

§ 7. Энергетические характеристики.

Одной из главных характеристик является энергия, переносимая электромагнитной волной

Плотность электромагнитной энергии - энергия, заключенная в единице объема.

Поток энергии - энергия протекающая через единичную поверхность в единицу времени.

Плотность потока

Перенос энергии характеризуется вектором Умова-Пойтинга

Его направление показывает направление переноса энергии, а модуль - это плотность потока энергии, т.е. энергия переносимая в единицу времени, через единицу площади, перпендикулярной лучу.

Интенсивностью света называется среднее значение потока энергии в данной точке:

Усреднение берется потому, что вектор колеблется с частотой 2, и зарегистрировать такие колебания нельзя ни глазом, ни другим фотоприемником. Приборы регистрируют усредненный по времени световой поток, который и называется интенсивностью. Поскольку вектор Е однозначно определяет вектор H, то поток можно выразить только через напряженность электрического поля. Учитывая, что

Интенсивность света I пропорциональна квадрату амплитуды вектора E , или квадрату модуля вектора E₀.

Энергия электромагнитной волны связана с амплитудой колебаний, а распределение фазы позволяет определить направление распространения. Как направлены лучи? В изотропных средах лучи перпендикулярны волновым поверхностям. Зная расположение волновых поверхностей можно построить лучи и наоборот. Маленькое отверстие испускает сферическую волну. На больших расстояниях когда R значительно больше размеров источника волна будет сферической, а если кривизна мала то можно считать плоской. Энергия вдоль разных лучей может переноситься разная. В неоднородных средах где показатель преломления n=n(x,y,z), лучи искривляются , причем загибаются в сторону с большим n. Можно провести аналогию с эквипотенциальными поверхностями и линиями напряженности E. В однородной среде - прямые, в неоднородной ( атмосфера, теплый воздух, стекловолокно ) - искривленные.

Индикатриса излучения - диаграмма в полярной системе координат, указывающая интенсивность света, излучаемую в заданном направлении.