Densitatea de energie și intensitatea unei unde electromagnetice

Intensitate - cantitatea fizică scalară cantitativ ce caracterizează puterea purtată de val în direcția de propagare. Intensitatea partei este în medie pe perioada puterii undei de oscilație a radiației care trece printr-o unitate de suprafață, dispuse perpendicular pe direcția de propagare a energiei. In forma matematică aceasta poate fi exprimată după cum urmează:

unde - perioada de unda - puterea purtata de val prin zona.

Intensitatea undei este legată de medie a undei de densitate de energie și viteza de propagare a undei în următoarea ecuație:

Unitatea de măsură a intensității în Sistemul Internațional de Unități (SI) este un W / m, în sistemul cgs - erg / sec · cm².

Densitatea în vrac a energiei câmpului electromagnetic într-un mediu izotrop liniar, așa cum este cunoscut din electrodinamică, dat de expresia (aici am folosit relația dintre vectorii E în undei electromagnetice uH):

Vector a densității fluxului de energie undelor electromagnetice (adică, că teoria undelor elastice numite Umov) numit vectorul Poynting, sau mai des, doar vectorul Poynting P.

Valoarea unitară medie se numește intensitatea vectorului Poynting undei electromagnetice:

În cazul plane monocromatice sinusoidală (planul de oscilație atunci când vectorii E și H nu se modifică în timp) a undei electromagnetice de înmulțire în direcția x:

la intensitate se dovedește:

Rețineți că intensitatea undei electromagnetice depinde de amplitudinea (fie câmpuri electrice sau magnetice, acestea sunt conectate), dar nu depinde de frecvența undei - în contrast cu intensitatea undelor elastice mecanice.

În fizică se numește corelare coerență (consistență) sau timpul de propagare a undei mai vibrație, care se manifestă în plus lor. oscilații dacă diferența lor coerente fază este constantă în timp, și a obținut aceeași frecvență de oscilație la adăugarea vibrațiilor.

Un exemplu clasic de două valuri coerente - o două oscilații sinusoidale de aceeași frecvență.

val Coerența înseamnă că la diferite puncte spațiale oscilații de undă apar sincron, adică diferența de fază dintre două puncte este independentă de timp. Lipsa de coerență, prin urmare, - situație, în cazul în care diferența de fază între două puncte nu este constantă, ci variază în funcție de timp. Această situație poate apărea dacă valul nu a fost generat un singur emițător și un set de emițătoare similare, dar independente (adică necorelate).

Studiu de coerență valuri de lumină conduce la conceptele de coerență temporală și spațială. În propagarea undelor electromagnetice în singularități fază volnovodahmogut apar. În cazul valurilor asupra undelor de coerență a apei determină așa-numita a doua frecvență.

Fără coerență nu este posibil să se observe fenomenul de interferență.

valuri de interferență - creșterea relativă sau scăderea amplitudinii rezultate două sau mai coerente valuri atunci când acestea se suprapun. [1] este însoțită de vârfuri alternative (ventrele) și minimele (nodurile) de intensitate în spațiu. Rezultatul interferenței (modelul de interferență) depinde de valuri diferență faznakladyvayuschihsya.

Pot interfera toate valurile, dar un model de interferență stabilă este observată numai în cazul în cazul în care valurile au aceeași frecvență și vibrațiile nu sunt ortogonale acestora. Interferențele pot fi staționare și nestaționare. model de interferență staționară poate fi doar valuri pe deplin coerente. De exemplu, două valuri sferice de pe suprafața apei, care se extind din două surse punctiforme coerente, cu interferența rezultată va da un front de undă care ar fi o sferă.

Atunci când puterea de undă de interferență este redistribuit în spațiu. [1] Aceasta nu contrazice legea de conservare a energiei, deoarece, în medie, pentru o regiune mare de spațiu, energia undei rezultată este egală cu suma energiilor valurilor de interferență. [2]

Atunci când se aplică valuri incoerente valoarea medie a pătratului amplitudinii (adică, intensitatea undei rezultat) egal cu suma pătratelor amplitudinilor (intensitățile) ale undelor care se suprapun. Energia oscilației rezultantă a fiecărui punct al mediului este egală cu suma energiilor vibrațiilor provocate de toate valurile incoerente separat. Este, spre deosebire de intensitatea rezultantă a procesului val suma intensităților componentelor sale este un semn de interferență. [3]