Přednáška 5

á elektromagnetická vlna.
Konce vedení o délce λ/4 rozevřeme. Vznikne elektromagnetický dipól.
V okolí dipólu vzniká elektromagnetické pole.
Siločáry elektrického pole leží v rovině dipólu, magnetické indukční čáry
tvoří soustředné kružnice v rovině kolmé na dipól.
ELEKTROMAGNETICKÝ DIPÓL
V okolí dipólu vzniká elektromagnetické pole.
Siločáry elektrické složky leží v rovině dipólu a magnetické indukční čáry
magnetické složky vytvářejí soustředné kružnice v rovině kolmé k dipólu.
Vektory a jsou navzájem kolmé.
E
G
B
G
V případě jednoduchého dipólu je největší část energie vyzařována
ve směru kolmém k ose dipólu, zatímco ve směru osy dipólu energii nevyzařuje.
Dipól slouží jako anténa vysílače i přijímače ve sdělovací technice.
Zdrojem elektromagnetických vln jsou
zrychleně se pohybující náboje.
► oscilace elektronů v atomech –světelné vlny, rentgenové, gama záření
► zrychlený pohyb nábojů v anténě vysílače – rádiové vlny
ELEKTROMAGNETICKÁ VLNA
Postupná elektromagnetická vlna
Je vyvolána střídavými změnami elektrického a magnetického pole,
které se šíříprostorem.
Ke svému šíření nepotřebuje látkové prostředí, může se šířit i ve vakuu.
Elektrická a magnetická složka jsou navzájem spojené a nelze je oddělit.
Shrnutí
Rozsah
vln. délek Druh záření
Zdroj v přírodě Umělý zdroj
Druhy
elmg. vln
Frekvence a vlnová délka elektromagnetických vln tvoří široké spektrum
ELEKTROMAGNETICKÉ SPEKTRUM
ELEKTROMAGNETICKÉ SPEKTRUM
HRW 34.9
¾ Elektromagnetická vlna je vlna příčná,
vektory , jsou kolmé na směr šíření vlny
E
G
B
G
¾ Vektory , jsou navzájem kolméE
G
B
G
¾ Vektorový součin udává směr šíření vlny
BE
GG
×
¾ U rovinné postupné harmonické vlny
mají a stejnou frekvenci a jsou ve fáziE
G
B
G
()tkxEE
m
ω−= sin
()tkxBB
m
ω−= sin
¾ Pro rovinnou harmonickou vlnu
ve vakuu platí
c
B
E
c
B
E
m
m
== ,
POSTUPNÁ ELEKTROMAGNETICKÁ VLNA
VLASTNOSTI
Definice:
BES
GGG
×=
0
1
μ
Jednotka: W.m
-2
Fyzikální význam:
udává v každém bodě směr přenosu energie,
pro homogenní a izotropní prostředí (tedy i pro vakuum)
také směr šíření vlny.
Velikost Poyntingova vektoru:
EBS
0
1
μ
=
představuje okamžitý tok energie
(množství energie elektromagnetického pole,
která projde za 1s jednotkovou plochou kolmou na směršíření vlny)
POSTUPNÁ ELEKTROMAGNETICKÁ VLNA
PŘENOS ENERGIE – POYNTINGŮV VEKTOR
G
S
Pro harmonickou vlnu platí:
c
E
B = ( )tkxEE
m
ω−= sin
⇒
Velikost přenášené energie závisí na čase
Časová střední hodnota za dobu jedné periody je Intenzita vlny I
( )
0
22
2
00
sin11
μ
ω
μμ c
tkxE
E
c
EBS
m
−
===
-střední hodnota sin
2
θ = 1/2
POSTUPNÁ ELEKTROMAGNETICKÁ VLNA
INTENZITA VLNY
, kde
()
2
22
00
11
sin
2
m
m
E
Ekxt
cc
ω
μμ
= −= =S I
Definice – efektivní hodnota
2
m
ef
E
E =
Potom lze psát
0
2
μc
E
SI
ef
==
Hustota energie elektrického a magnetického pole
()
magel
w
B
cBEDEw ====⋅=
0
2
2
0
2
0
2
1
2
1
2
1
2
1
μ
εε
GG
Celková hustota energie elektromagnetického pole:
2
0
Ewww
magel
ε=+=
POSTUPNÁ ELEKTROMAGNETICKÁ VLNA
INTENZITA VLNY
Poznámka:
wcI =
IE
c
EEEEcwc
efefefefef
======
2
0
2
0
00
2
0
02
0
00
2
0
11
μμ
με
μ
ε
ε
με
ε
Závislost intenzity záření na vzdálenosti
Bodový zdroj vede ke vzniku kulové vlny
2
4 r
P
I
Z
π
=
POSTUPNÁ ELEKTROMAGNETICKÁ VLNA
INTENZITA VLNY
Víme, že elektromagnetická vlna vlna má energii a také hybnost.
Znamená to, že při dopadu na objekt působí silou – vyvolává tlak
Odvození:
Záření dopadá kolmo po dobu Δt.
Předmět tím získá energiiΔU a hybnostΔp.
c
U
p
Δ
=Δ - úplné pohlcení
c
U
p
Δ
=Δ
2
- úplný odraz
(c je rychlost elektromagnetické vlny ve vakuu)
2. Newtonův pohybový zákon:
t
p
F
Δ
Δ
=
Vyjádření energie pomocí intenzity: tSIU Δ=Δ
S
F
p
r
=
⇒
c
I
p
r
= - úplné pohlcení
Tlak záření p
r
:
c
I
p
r
2
=
- úplný odraz
TLAK ZÁŘENÍ
⇒
Pa
cr
P
p
r
8
822
10.9,5
10.3.5,1.4
500
4
−
===
ππ
2
4
;
r
P
I
c
I
p
r
π
==
S
P
I
c
I
p
r
== ;
2
⇒
Pa
cS
P
p
r
7
86
9
10.1
10.3.10.1
10.5,1.22
===
−
Běžný zdroj světla (Slunce, žárovka) –
nepolarizované světlo (nepolarizovaná
elektromagnetic