Уравнения

ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Биофизики, информатики и медицинской аппаратуры

Методическая разработка

Для студентов 1 курса

Практического занятия

По теме: «Электромагнитные колебания и волны».

Утверждено

На методическом совещании кафедры

Г.

Протокол № _________

Зав.кафедрой,

Д.м.н., профессор __________ Годлевский Л.С.

ОДЕССА - 2010
1. Тема: "Электромагнитные колебания и волны".

Электромагнитное излучение - взаимосвязанные колебания электрического (Е) и магнитного (B) полей, образующих электромагнитное поле.

Распространение его осуществляется при помощи электромагнитных волн. Э.В. представляет собой поток фотонов, который только при большом их (фотонов) количества можно рассматривать как непрерывный процесс.

Различают вынужденные (под воздействием внешних источников) и собственные электромагнитные колебания. В неограниченном пространстве или в системах с потерями энергии возможны электромагнитные колебания с непрерывным спектром частот. Пространственно ограниченные системы имеют дискретный спектр частот причем каждой частоте соответствует один или несколько независимых типов колебаний (мод).

Представление колебаний в виде суперпозиции мод с непрерывным или дискретным спектром возможное для произвольной сложной системы проводников и диэлектриков, если поля, ток или заряды в них связаны между собой линейными соотношениями.

Электромагнитная волна это процесс распространения электромагнитного взаимодействия в пространстве.

Уравнения

Электромагнитные волны описываются общими для электромагнитных явлений уравнениями Максвелла. Даже в случае отсутствия в пространстве электрических зарядов и токов уравнения Максвелла имеют отличные от нуля решения. Эти решения описывают электромагнитные волны.

В случае отсутствия зарядов и токов уравнения Максвелла приобретают следующий вид:

,

,

,

.

Применяя операцию rot к первым двум уравнений можно получить отдельные уравнения для определения напряженности электрического и магнитного полей

Эти уравнения имеют типовую форму волновых уравнений. Их решениями являются суперпозиция выражений следующего типа

,

,

где величины Н и Е являются амплитудами электрической и магнитной компоненты электромагнитной волны. Они взаимно перпендикулярны и равны по абсолютной величине.