Распространение электромагнитных волн вдали от излучателя Плоские волны
По определению вектора потенциала
При дифференцировании по координате можно считать константой; Имеет место тождество
Рассмотрим распространение электромагнитных волн в вакууме, ограничившись лишь случаем монохроматической волны. Для нее получим:
Перейдем в этих формулах к пределу, считая столь большим, что можно пренебречь различием в направлении векторов
и
, где
- единичный вектор, направленный из начала координат в точку наблюдения, а
по-прежнему вектор, направленный от излучателя к точке наблюдения. Это означает, что
.
На достаточно больших расстояниях можно считать, что и соответственно
можно представить в виде:
,
где - волновой вектор, направленный по направлению распространения электромагнитной волны.
и
- постоянные векторы, причем подразумевается, что в окончательном выражении требуется брать вещественную часть. Векторы
и
ортогональны к друг другу и вектору
.
. Полученные формулы задают плоские монохроматические волны, т.к. плоскость
является поверхностью равной фазы, т.е. равных значений
и
. Эти волны распространяются со скоростью
. Действительно, в момент времени
фазовый множитель имеет в точке
тоже значение, что имел в момент времени
в точке
. Т.е.
представляет собой скорость распространения поверхности равной фазы, т.е. фазовую скорость волны.
Вычислим вектор Поинтинга плоской волны:
,
где .
Распространение плоских электромагнитных волн не сопровождается уменьшением их амплитуды и потока энергии, движущегося со скоростью света. Импульс плоской волны: