Уравнение Максвелла для световой волны

­­­– _­­­­напряженность электрического поля.

– напряженность магнитного поля

– свободные заряды отсутствуют

j= 0 – нет тока проводимости

(1)

(2)

Рассмотрим второе уравнение системы (1):

(3)

(4)

Вывод: Два взаимосвязанных уравнения (3) и (4) определяют процесс распространения световой волны в среде с параметрами

(волновое уравнение)

(5)

Оптика: среда не магнитная, т.е. , поэтому (6)

Вакуум:

(7)

(7) с учетом (6):

В обычной среде: (8)

С другой стороны (9)

Из (8), (9) следует (10), где n – определяет оптические свойства среды, – определяет электрические свойства среды

(1а)

Имеем решение этой системы в виде плоских гармонических волн.

(11)

Вывести:

Прав.часть І =

(12)

Выводы:

1) Из ІІІ и ІV уравнения системы (12), что

2) Из І и ІІ уравнений системы (12) следует, что векторы и взаимно ортогональны и образуют правую тройку векторов.

3) Т.к. коэффициенты в І и ІІ системы (12) действительные величины, то и достигают своих максимальных и минимальных значений в одни и те же моменты времени.

4) Найдем связь между векторами и . Для этого обратимся к первому уравнению системы (12) и найдем модуль:

(13)

H – напряженность магнитного поля

(14)

(15)

5) Плотность потока световой энергии

– вектор Умова-Пойнтинга

(16)

(17)

Физический смысл (16) (16а)

[ ]=

|S| – определяет плотность потока энергии световой волны, т.е. количество энергии переносимой световой волной в единицу времени, через единичную площадку, расположенной перпендикулярно направления распространения света.

6) Интенсивность света

(18) – интенсивность световой волны

Выводы:

Свет, как электромагнитная волна, характеризуется следующими параметрами:

1) Длина волны:

Для вакуума (видимый диапазон световых волн)

;

2) Оптическая среда

n – показатель преломления среды

3) Световая волна переносит с собой энергию с плотностью потока . При оптических измерениях регистрируется интенсивность света величиной

4) Световая волна является поперечной волной и характеризуется поляризацией

а) Естественный свет

б) Линейно-поляризованный свет

10. Поперечность световых волн. Связь между Ē и .

11. Плоская световая волна и её характеристики. Поток и плотность потока энергии. Вектор Пойнтинга. Интенсивность света.