03. Шкала электромагнитных волн. Оптический диапазон электромагнитных волн. Структура и свойства плоских электромагнитных волн Энергия электромагнитных волн.

Электромагнитные волны классифицируются по длине волны λ или связанной с ней частотой волны f. Отметим также, что эти параметры характеризуют не только волновые, но и квантовые свойства электромагнитного поля. Соответственно в первом случае электромагнитная волна описывается классическими законами, изучаемыми в этом курсе.

Рассмотрим понятие спектра электромагнитных волн. Спектром электромагнитных волн называется полоса частот электромагнитных волн, существующих в природе.

Спектр электромагнитного излучения в порядке увеличения частоты составляют:

1) Низкочастотные волны(электромагнитные волны, частота колебаний которых не превышает 100 КГц);

2) Радиоволны(Длинные волны в интервале длин от 3 км до 300 м( частота в диапазоне 10⁵ гц ^-10⁶гц= 1 МГц);Средние волны в интервале длин от 300 м до 100 м (частота в диапазоне 10⁶ гц -3*10⁶гц=3мгц); Короткие волны в интервале длин волн от 100м до 10м (частота в диапазоне 310⁶гц-310⁷гц=30мгц); . Ультракороткие волны с длиной волны меньше 10м(частота больше 310⁷гц=30Мгц).

3) Инфракрасное излучение; Инфракрасное, световое, включая ультрафиолетовое, излучения составляют оптическую область спектра электромагнитных волн в широком смысле этого слова.

4) Световое излучение;

5) Рентгеновское излучение; В области рент. и гамма изл. на первый план выступают квантовые свойства излучения.

6) Гамма излучение.

Оптический диапазон электромагнитных волн. Оптика изучает круг явлений связанных с действием в диапазоне 10^-9 до 10^-4м., в нем наблюдается единство закономерностей. В основе лежит волновой характер света. В нем, в узком интервале лежит видимый диапазон от 0,4 – 0,7 мкм. он определяется как спектральными хар-ми солнечного излучения, так и особенностями эволюционного развития. Наиболее подходящим для зрения является диапазон вблизи максимума солнечного излучения (~ 0,5 мкм). С точки зрения физики выделение столь узкой спектральной области видимого света не имеет особого смысла, поэтому в понятие оптического диапазона включают еще инфракрасное (760 - 10⁶нм) и ультрафиолетовое (12 – 380нм) излучение. оптический диапазон так же включает гамма-излуч. (до 0,0012нм), рентгеновский (0,0012 – 12нм), видимый (380 – 760нм) и радиодиапазон (от 10⁶нм).

Электромагнитное поле, распространяющийся в вакууме или в какой либо среде с течением времени с конечной скоростью- эл. магн. волной. Cв-ва: распространяются в различных средах и в вакууме; отражаются и преломляются на границах раздела сред; явл. поперечными; распространяются в вакууме со скоростью 3*10⁸м/с

17 Движение заряженной частицы в магнитном поле. Сила Лоренца

Явление электромагнитной индукции наблюдается и в тех случаях, когда магнитное поле не изменяется во времени, но магнитный поток через контур изменяется из-за движения проводников контура в магнитном поле. В этом случае причиной возникновения ЭДС индукции является не вихревое электрическое поле, а сила Лоренца.

  Рассмотрим прямоугольный контур в однородном магнитном поле, вектор индукции которого перпендикулярен плоскости контура. Если провод скользит с постоянной скоростью V по двум проводникам контура (рис. 196), то за время ∆t площадь контура изменяется на величину ∆S=-lu∆t

, а магнитый поток через контур — на .Поэтому ЭДС индукции в контуре будет равна .

В проводнике, движущемся в магнитном поле, на электрический заряд q действует сила Лоренца:

.

Вычислим работу силы Лоренца, действующей на электрический заряд q во время полного обхода контура.    На пути длиной l работа силы Лоренца равна

.В неподвижных частях контура сила Лоренца равна нулю, поэтому полная работа силы Лоренца при обходе контура зарядом q равна работе силы Лоренца на движущемся участке контура.    Рассматривая работу силы Лоренца как работу сторонних сил в контуре, мы получим выражение для ЭДС сторонних сил:

.Общая формулировка правила Ленца: возникающий в замкнутом контуре индукционный ток имеет такое направление, что созданный им магнитный поток через площадь, ограниченную контуром, стремится компенсировать то изменение магнитного потока, которым вызывается данный ток.   

Закон электромагнитной индукции. Экспериментальное исследование зависимости ЭДС индукции от изменения магнитного потока привело к установлению закона электромагнитной индукции: ЭДС индукции в замкнутом контуре пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.    В СИ единица магнитного потока выбрана такой, чтобы коэффициент пропорциональности между ЭДС индукции и изменением магнитного потока был равен единице. При этом закон электромагнитной индукции формулируется следующим образом: ЭДС индукции в замкнутом контуре равна модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром: .(54.2) С учетом правила Ленца закон электромагнитной индукции записывается следующим образом: .(54.3)