Fale elektromagnetyczne

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Fale elektromagnetyczne"

Rafał Zych
6 lat temu
Przeglądów:

1 Fale elektromagnetyczne Ryszard J. Barczyński, 2017 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego

2 Krótka historia odkrycia fali elektromagnetycznej (1) Starożytni Grecy: znamy dwa różne zjawiska: elektryczność i magnetyzm... Hans Christian Oersted (1820): wcale nie są takie różne...

3 Krótka historia odkrycia fali elektromagnetycznej (2) Michael Faraday (1833): zmienne pole magnetyczne wytwarza pole elektryczne...

magnetyczne. Może będzie z tego fala... Hermann Ludwig von Helmholtz (ok.

4 Krótka historia odkrycia fali elektromagnetycznej (3). Clerk Maxwell (1867): i wzajemnie zmienne pole elektryczne wytwarza pole magnetyczne. Może będzie z tego fala... Hermann Ludwig von Helmholtz (ok. 1884?): fale rozchodzą się? Może pan to sprawdzi, panie Hertz? Heinrich Hertz (1889): Rozchodzą się!!!...

5 Heinrich Hertz (1889): Rozchodzą się!!!... Zarówno w roli nadajnika, jak i odbiornika fal elektromagnetycznych Hertz wykorzystał pętle z drutu. Często czynimy tak również dziś...

6 Rozważmy Rozważmy równania równania Maxwella Maxwella..bez..bez źródeł źródeł Przyjmujemy, że w przestrzeni nie ma ładunków ani prądów. Prawa Maxwella przyjmują wtedy postać: E ds=0 S E dl= l B ds=0 S d m dt d B dl= 0 0 dt l

7 Rozważmy Rozważmy równania równania Maxwella Maxwella oraz oraz falę falę Sprawdzimy, że nasze równania są spełnione przez falę elektromagnetyczną rozchodzącą się w kierunku x o następującej konfiguracji: = E = E sin kx t E 0 y B = B z = B 0 sin kx t

8 Zastosujemy prawo indukcji Faradaya do przedstawionego na rysunku wąskiego prostokąta znajdującego się w płaszczyźnie xy. E de h E h=h de E dl= l d m dt E dl= l d m dt = d B h dx dt =h d x h de= h d x db dt db dt E x = B t (*)

9 Podobnie zastosujemy prawo indukcji Maxwella do przedstawionego na rysunku wąskiego prostokąta znajdującego się w płaszczyźnie xz. B db h B h= h db B dl= l d dt = d E h dx dt =h d x de dt de d h db= 0 0 h d x B dl= 0 0 dt dt l B x = 0 0 (**) E t

10 Do pierwszego z otrymanych równań (*) wstawimy równania opisujące postulowaną przez nas postać fali E=E 0 sin k x t E x =k E 0 cos k x t E x = B t B=B 0 sin k x t B t = B 0 cos k x t k E 0 cos k x t = B 0 cos k x t E0 B0 = k =c Stosunek amplitudy pola elektrycznego do amplitudy pola elektrycznego jest równy prędkości fali,

11 B To samo uczynimy z drugim równaniem (**) x E=E 0 sin k x t B x =k B0 cos k x t B0 t B=B0 sin k x t E t = 0 0 E 0 cos k x t k B0 cos k x t = 0 0 E 0 cos k x t E0 = 0 0 E =c c= E0 B0 = = k Prędkość fali elektromagnetycznej jest stała!!! c

12 Widmo fal elektromagnetycznych

13 Widmo fal elektromagnetycznych

14 Widmo fal elektromagnetycznch Fale radiowe f=30khz kilka GHz l=10km kilka cm

15 Widmo fal elektromagnetycznch Mikrofale f=kilka GHz kilkaset GHz l=od kilku cm do kilku mm

16 Widmo fal elektromagnetycznch Podczerwień f= Hz l=1mm 1 m

17 Widmo fal elektromagnetycznch This page is left blank... Światło widzialne l=800nm 400nm

18 Widmo fal elektromagnetycznch Ultrafiolet l=400nm 10nm

19 Widmo fal elektromagnetycznch Promienie X l=10nm 0.005nm

20 Widmo fal elektromagnetycznch Promienie l < 0.005nm

21 Właściwości fal elektromagnetycznych Mimo, że fale o różnej częstotliwości mają bardzo różne właściwości, to czasami okazują się naprawdę bardzo podobne... Polaryzacja

22 Właściwości fal elektromagnetycznych Mimo, że fale o różnej częstotliwości mają bardzo różne właściwości, to czasami okazują się naprawdę bardzo podobne... Odbicie

23 Właściwości fal elektromagnetycznych Mimo, że fale o różnej częstotliwości mają bardzo różne właściwości, to czasami okazują się naprawdę bardzo podobne... Ekranowanie

24 Właściwości fal elektromagnetycznych Mimo, że fale o różnej częstotliwości mają bardzo różne właściwości, to czasami okazują się naprawdę bardzo podobne... Fala stojąca, interferencja, dyfrakcja

25 Właściwości fal elektromagnetycznych Fale o większej energii mogą pobudzać materię do wysyłania fal o energii mniejszej Jeżeli energia fal jest odpowiednio duża mogą na materię (w tym ożywioną : ) ) wywierać działanie... bardzo destruktywne (promienie X albo gamma)

Podobne dokumenty

Fale elektromagnetyczne w dielektrykach

Fale elektromagnetyczne w dielektrykach Ryszard J. Barczyński, 2016 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Krótka historia odkrycia