Стоячая электромагнитная волна

Демонстрация с рупорной антенной. Волна отражается от металлического экрана. При наложении бегущей и отраженной волн образуется стоячая волна с узлами и пучностями Е. Приемная антенна (без рупора) перемещается между вибратором и экраном. В пучностях электрического поля сигнал максимален, в узлах – равен нулю.

Рассмотрим подробнее процесс отражения волны. () образуют правую тройку векторов. При изменении направления скорости один из векторов – или – должен изменить свое направление.

У того поля ( или ), которое при отражении меняет свое направление на противоположное, в точках отражения будет узел. Для другого поля – пучность.

Так, при отражении от металла меняет направление , поэтому на металле будет узел и пучность .

В стоячей электромагнитной волне узлы Е совпадают с пучностями Н и наоборот.

Уравнение стоячей волны.

Пусть в направлении оси Х бежит волна:

, .

Предположим, что при отражении меняет направление вектор . Тогда отраженная волна будет: , .

При наложении бегущей и отраженной волн образуется стоячая волна:

,

.

Колебания и в стоячей волне отличаются по фазе на как в пространстве (узлы одного поля совпадают с пучностями другого), так и во времени (в тот момент, когда один вектор достигает максимума, второй обращается в ноль).

Шкала электромагнитных волн

В настоящее время частотный диапазон электромагнитных волн, освоенный человеком, простирается от сверхнизких частот порядка 1 Гц до частот порядка 10²⁵ Гц. Соответственно длины волн изменяются от 10⁸ м до 10^{-17 м.}

Весь диапазон электромагнитных волн, или шкала электромагнитных волн, условно делится на ряд частей. Это деление осуществляется на основе особенностей их излучения или регистрации. Сравнительно узкий диапазон электромагнитных волн, лежащий в области примерно 400 - 700 нм, воспринимаемый человеческим глазом, выделяется в отдельную область световых волн. По своим физическим свойствам волны светового диапазона ничем не отличаются от волн соседних участков электромагнитного спектра. На рисунке показано деление шкалы электромагнитных волн на отдельные диапазоны. (Границы диапазонов приблизительны и иногда пересекаются.)

Гамма-излучение: < 0,01 нм (излучение атомных ядер)

Рентгеновское: 0,01 < < 10 нм

Ультрафиолетовое: 10 нм < < 400 нм

Видимый свет: 400 нм < < 750 нм

Инфракрасное: 750 нм < < 2 мм (излучение нагретых тел с Т<1000 К)

Микроволны и радиоволны: > 0, 1 мм (генерируются с помощью электронных устройств)

[1] Диапазон СВЧ охватывает длины волн от миллиметрового до дециметрового диапазонов.