Źródła fal elektromagnetycznych

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 1

Podstawowe własności

 fale poprzeczne (⊥⊥⊥⊥)

 propagacja w próżni i w ośrodkach materialnych

 określona prędkość w próżni (c = 299792458 m/s)

 przenoszenie energii

 podleganie prawom odbicia i załamania oraz zasadzie superpozycji

 uleganie dyfrakcji i interferencji (możliwość tworzenia fal stojących)

 bogate widmo (od promieniowania gamma do fal małej częstości)

 oddziaływanie z materią zależne od częstotliwości

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 2

Źródła fal elektromagnetycznych

 źródła naturalne

 aktywność promieniotwórcza radioizotopów

 luminescencja atomów i cząsteczek (różne sposoby wzbudzania)

 promieniowanie termiczne

 źródła sztuczne

 lampy (np. żarowe, rentgenowskie, klistrony, magnetrony)

 generatory z obwodami drgającymi

Luminescencja

 chemiluminescencja

 elektroluminescencja

 fotoluminescencja

 fluorescencja

 fosforescencja

 katodoluminescencja

 radioluminescencja

 sonoluminescencja

 termoluminescencja

Natężenie i indukcja pola

pole elektryczne magnetyczne

wektor indukcji

wektor natężenia

związek materiałowy

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 5

Równania Maxwella

postać całkowa różniczkowa

prawo Gaussa (el.)

prawo Gaussa (magn.)

prawo Faradaya

prawo Ampere’a

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 6

Dwa prawa Maxwella

 prawo Faradaya dla próżni

Dwa prawa Maxwella

 prawo Ampere’a dla próżni

Dwa prawa Maxwella

 zmienne pole elektryczne wytwarza zmienne pole magnetyczne

 zmienne pole magnetyczne wytwarza zmienne pole elektryczne

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 9

Równania Maxwella

 próżnia

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 10

Równanie falowe

 wyprowadzenie z równań Maxwella

Równanie falowe

 postać ogólna równania falowego

Równanie falowe

 prędkość fali elektromagnetycznej w próżni

 równania falowe dla wektorów natężeń pól elektrycznego i magnetycznego w próżni

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 13

Równanie falowe

 dowolny ośrodek jednorodny i izotropowy

 równania falowe dla wektorów natężeń pól elektrycznego i magnetycznego

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 14

Równanie falowe

 uwaga na temat ośrodków anizotropowych

 brak równoległości wektorów indukcji i natężenia pola elektrycznego

 rozwiązanie zwyczajne i nadzwyczajne

Elektromagnetyczna fala płaska w próżni

 dwie składowe

Elektromagnetyczna fala płaska w próżni

 uproszczenia rachunkowe

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 17

Elektromagnetyczna fala płaska w próżni

 równanie falowe - sprawdzenie

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 18

Elektromagnetyczna fala płaska w próżni

 prawa Gaussa

Elektromagnetyczna fala płaska w próżni

 wektor E jest prostopadły do wektora H

 wektory E i H są prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fali (fala poprzeczna), a iloczyn wektorowy E × H wyznacza kierunek i zwrot fali (reprezentowany przez wektor falowy k)

 wektory E i H oscylują z taką samą częstością i zgodnie w fazie

 przy przejściu do innego ośrodka częstość fali ω nie zmienia się

Propagacja energii

 wektor Poyntinga - kierunek przepływu energii

 wartość średnia wektora Poyntinga - natężenie fali elektromagnetycznej

 gęstość energii pola elektromagnetycznego

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 21

Propagacja energii

 próżnia

Fizyka ogólna 3 – fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 22

Propagacja energii

Propagacja energii Widmo fal elektromagnetycznych