Подведем некоторые итоги

Преобразуя уравнения Максвелла, можно показать, что в природе должен существовать волновой процесс, связанный с распространением в пространстве меняющихся электрического и магнитного полей. Этот процесс называется электромагнитной волной.

1. В электромагнитной волне, в отличие от упругой волны, колеблются не частицы, а поля – электрическое и магнитное. Периодические изменения испытывают характеристики этих полей – напряженность электрического поля и индукция магнитного поля .

2. В любой точке пространства, где бежит ЭМВ, существуют два поля, причем вектор напряженности электрического поля всегда перпендикулярен вектору индукция магнитного поля .

3. ЭМВ поперечная. Колебания векторов напряженности электрического поля и индукции магнитного поля перпендикулярны направлению распространения волны. Вектора скорости волны , напряженности электрического поля и индукции магнитного поля образуют в любой точке правую тройку векторов: Если вращать буравчик по направлению от вектора к вектору , то его поступательное движение укажет направление вектора скорости волны .

4. Распространение изменяющегося электромагнитного поля происходит с конечной скоростью. Она легко определяется из волнового уравнения – коэффициент перед второй производной от колеблющейся величины по координате представляет собой квадрат скорости волны:

5. Электромагнитная волна может распространяться не только в веществе, но и в вакууме. Для вакуума ε = 1 и μ = 1. Скорость волны в вакууме

Это одна из важнейших мировых констант в физике – скорость света в вакууме. Скорость света в вакууме является максимально возможной в природе, она одинакова для электромагнитных волн любой частоты. В среде скорость электромагнитной волны всегда меньше, чем в вакууме:

Величина называется абсолютным показателем преломления вещества, на показывает, во сколько раз скорость света в вакууме больше, чем скорость с данном веществе.

6. Колебания векторов напряженности электрического поля и индукции магнитного поля в волне происходят в одной фазе, численные значения векторов в любой момент времени в каждой точке пространства пропорциональны друг другу. Это нетрудно показать.

Поскольку и подчиняются волновому уравнению, то изменения и описываются функциями:

Находим производные

Подставляем полученные значения в уравнение (1.1)

После интегрирования получаем

Знак ± определяет направление распространения волны. Константа в полученном выражении определяет некоторое статическое поле, которое никак не связано с переменными полями, образующими волну. Поэтому, полагая для волны , получаем

7. Вид функции описывающей электромагнитную волну, может быть различным. Одним из важных частных случаев электромагнитной волны является плоская монохроматичная волна:

Мгновенные «фотографии» этой волны, сделанные через четверти периода, выглядят следующим образом: