Энергия электромагнитной волны
Полная энергия волны складывается из суммы электрической и магнитной энергий:
.
Удобнее представлять энергию через объёмную плотность энергии волны:
Согласно закону сохранения энергии , т.к. векторы
и
колеблются в одной фазе. Поэтому можно записать
.
Плотность потока энергии электромагнитной волны определяется как
.
Здесь ;
скорость света в вакууме, поэтому
.
Подставив значения векторов и
, получим
,
а так выражается векторное произведение двух векторов, следовательно, является вектором:
вектор Умова-Пойнтинга, направлен в сторону распространения волны
Шкала электромагнитных волн.
Длина электромагнитной волны связана с периодом (и частотой ) формулой
.
Из теории Максвелла следует, что различные электромагнитные волны имеют одинаковую природу и могут быть представлены в виде единой шкалы электромагнитных волн. Волны разных диапазонов возбуждаются различными физическими процессами, но имеют одинаковые свойства:
1) низкие частоты –возбуждаются электрическими токами:
2) радиоволны –создаются в колебательных контурах;
3) ИК –волны, возбуждаются процессами, происходящими при вращательном, колебательном движении молекул и атомов;
4) видимое излучение –возбуждаются возбуждением электронов в атомах;
5) УФ – излучение ;
6) Рентгеновское излучение;
7) -излучение.
Деление это не всегда строгое, т.к. некоторые диапазоны перекрываются, хотя источники их различны.
В медицине несколько иная шкала электромагнитных волн:
1) низкие частоты (НЧ | до 20 Гц |
2) звуковые частоты (ЗЧ) | от 20 кГц до 20 кГц |
3) ультразвуковые частоты (УЗЧ) | от 20 кГц до 200 кГц |
4) высокие (ВЧ) | от 200 кГц до 30 МГц |
5) ультравысокие частоты (УВЧ) | от 30 МГц до 300 МГц |
6) сверхвысокие частоты (СВЧ) | свыше 300 МГц |