Fale elekroagneyczne spekru w próżni wszyskie fale e- rozchodzą się z prędkością c 3. 8 /s Jaes Clerk Mawell (w połowie XIX w.) wykazał, że świało jes falą elekroagneyczną rozprzesrzeniającą się falą ziennego pola elekrycznego i agneycznego. Świało widzialne podlega prawo elekrodynaiki. Zakres fal elekroagneycznych rozciąga się o wiele szerzej niż zakres świała widzialnego.
Fale elekroagneyczne jak powsają kóra rozprzesrzenia się z pewną prędkością s c 3. 8 / anena o drgający dipol elekryczny w kóry oscyluje ładunek elekryczny Fale elekroagneyczne o wysokich częsoliwościach (proieniowanie X, gaa, świało widzialne) są eiowane przez obieky o roziarach aoów decydują efeky znane w fizyce kwanowej. Fale elekroagneyczne o niższych częsoliwościach ogą być generowane przez obwody drgające LC Falę e-. eiuje ładunek elekryczny, kóry porusza się ruche przyspieszony!
Model fali e-: czoło fali długość fali Fale elekroagneyczne czy są kierunek fali Fale elekroagneyczne o drgające pole elekryczne i agneyczne rozchodzące się w przesrzeni (e drgające pola indukują się nawzaje worząc falę) pole elekryczne pole agneyczne Wekory pól elekrycznego i agneycznego są do siebie prosopadłe Wekory pól elekrycznego i agneycznego drgają prosopadle do kierunku rozchodzenia się fali e-, więc iloczyn wekorowy wskazuje en kierunek. Fale e- są falai poprzecznyi Z równań Mawell a wynikają ważne zależności ε Są o równania falowe opisują drgania falowe wekorów i ε Rozwiązaniai ogą być funkcje: sin sin ( k ) ( k ) 3
Maeayczne równanie falowe Maeayczne równanie falowe (jednowyiarowe): h v h rozwiązanie ogą być funkcje ypu: albo: h(, ) Acos( k ) h(, ) i Ae ( k ) albo kobinacje liniowe ych funkcji co fizycznie oznacza ożliwość nakładania się fal v λ f k A apliuda λ długość fali f częsoliwość częsość kołowa T okres fali v prędkość fali k liczba falowowa k π λ h λ A f T π π f T 4
Fale elekroagneyczne zależności iędzy i z prawa indukcji Faraday a ds ds dφ d ( + d) h h hd Φ ( )( h d) dφ d h d d h d d d h d d z prawa indukcji Mawell a ds ds ε ( + dφ d d) h + h ε hd Φ ( )( h d) dφ d h d d d d h d h d d 5
6 Fale elekroagneyczne zależności iędzy i ponieważ ) cos( ) cos( k k k ( ) ( ) k k sin sin o: ε ) cos( ) cos( k k k ε c c c k z def. prędkości fali () ) / ( k ε ()
Transpor energii i wekor Poining a Fale elekroagneyczne niosą energię! Warość energii przenoszonej przez falę na jednoskę powierzchni i na jednoskę czasu jes opisywana przez wekor Poiing a S Liczbowo: Fala e- przenosi energię zarówno w polu elekryczny i agneyczny, każde z nich przenosi yle sao energii - gęsość energii pola elekrycznego i agneycznego są sobie równe wzdłuż całej fali e-. S S ( energia / czas) powierzchnia c c oc powierzchnia ε ε ( c) ε u u ε Można definiować zw. inensywność padającej energii fali jako średnia warość S I ( energia / czas) wyiar J s W [ sin ( k ) ] Sśrednie średnie powierzchnia c średnie [ ( k ) ] sin średnie c c 7 sk
Fale elekroagneyczne spolaryzowane liniowo Polaryzacja fali elekroagneycznej płaszczyzna oscylacji Fale elekroagneyczne niespolaryzowane wekor drga w różnych przypadkowych płaszczyznach przypadkowo wekor drga w jednej płaszczyźnie ożna przedsawić o jako złożenie dwóch fal spolaryzowanych linowo o prosopadłych płaszczyznach polaryzacji rzuy wekora na osie y 8
Polaryzacja fali elekroagneycznej 9
Polaryzaory Polaryzaor przepuszcza ylko jedną składową wekora naężenia pola kierunek podającego proieniowania dlaego naężenie proieniowania zniejsza się dwukronie I I pro. niespolaryzowane Polaryzaor pro. spolaryzowane Odpowiednio usawione polaryzaory ogą skręcać płaszczyznę polaryzacji ale naężenie proieniowania zniejsza się Kierunek polaryzacji I I cos θ
Przykład: Skręcanie płaszczyzny polaryzacji przez ciekłe kryszały ciekłe kryszały subsancje organiczne, kóre ają cząseczki o długich olekułach (kóre są dipolai elekrycznyi) świało padające polaryzaor polaryzaor świało przechodzi NC OC n H n+ ciekły kryszał: skręcony neayk świało padające świało zosaje zablokowane odpowiednio usawione długie cząseczki decydują o własnościach opycznych ciekłych krysz. przyłożone pole elekryczne