Большая Советская энциклопедия II

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

Электромагнитные колебания,распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью. Существование Э. в. было предсказано М. Фарадеем (См. Фарадей) в 1832. Дж. Максвелл в 1865 теоретически показал, что электромагнитные колебания не остаются локализованными в пространстве, а распространяются в вакууме со скоростью света (См. Скорость света)сво все стороны от источника. Из того обстоятельства, что скорость распространения Э. в. в вакууме равна скорости света, Максвелл сделал вывод, что свет представляет собой Э. в. В 1888 максвелловская теория Э. в. получила подтверждение в опытах Г. Герца,что сыграло решающую роль для её утверждения.
Теория Максвелла позволила единым образом подойти к описанию радиоволн (См. Радиоволны), света, рентгеновских лучей (См. Рентгеновские лучи) и гамма-излучения (См. Гамма-излучение). Оказалось, что это не излучения различной природы, а Э. в. с различной длиной волны. Частота ω колебаний электрическогоЕи магнитногоНполей связана с длиной волны λ соотношением: λ=2πс/ω. Радиоволны, рентгеновские лучи и γ-излучение находят своё место в единой шкале Э. в. (рис.), причём между соседними диапазонами шкалы Э. в. нет резкой границы.
Особенности Э.в., законы их возбуждения и распространения описываются Максвелла уравнениями. Если в какой-то области пространства существуют электрические зарядыеи токиI,то изменение их со временемtприводит к излучению (См. Излучение) Э. в. На скорость распространения Э. в. существенно влияет среда, в которой они распространяются. Э. в. могут испытывать преломление, в реальных средах имеет место Дисперсия волн, вблизи неоднородностей наблюдаются Дифракция волн, Интерференция волн (прямой и отражённой), полное внутреннее отражение и другие явления, свойственные волнам (См. Волны) любой природы. Пространств, распределение электромагнитных полей, временные зависимостиE(t) иH(t),определяющие тип волн (плоские, сферические и др.), вид поляризации (см. Поляризация волн) и другие особенности Э. в. задаются, с одной стороны, характером источника излучения, и с другой — свойствами среды, в которой они распространяются. В случае однородной и изотропной среды, вдали от зарядов и токов, создающих электромагнитное поле, уравнения Максвелла, приводят к волновым уравнениям:
;
описывающим распространение плоских монохроматических Э. в.:
Е = E0cos (kr —ωt+ φ)
Н = H0cos (kr —ωt+ φ).
Здесь ε — Диэлектрическая проницаемость,μ∇ — магнитная проницаемость среды,E0иH0—амплитуды колебаний электрических и магнитных полей, ω—частота этих колебаний, φ — произвольный сдвиг фазы,k —волновой вектор,r —радиус-вектор точки; ∇2— Лапласа оператор.
Если среда неоднородна или содержит поверхности, на которых изменяются её электрические либо магнитные свойства, или если в пространстве имеются проводники, то тип возбуждаемых и распространяющихся Э. в. может существенно отличаться от плоской линейно-поляризованной волны. Э. в. могут распространяться вдоль направляющих поверхностей (поверхностные волны), в передающих линиях и в полостях, образованных хорошо проводящими стенками (см. Радиоволновод, Световод, Квазиоптика).
Характер изменения во времениЕиНопределяется законом изменения токаIи зарядовe, возбуждающих Э. в. Однако форма волны в общем случае не следуетI(t) илиe(t). Она в точности повторяет форму тока только в случае, если и Э. в. распространяются в линейной среде (электрические и магнитные свойства которой не зависят отЕиН). Простейший случай—возбуждение и распространение Э. в. в однородном изотропном пространстве с помощью диполя Герца (отрезка провода длинойl <<λ,по которому протекает токI = I0sin ωt). На расстоянии от диполя много большем λ образуется волновая зона (зона излучения), где распространяются сферические Э. в. Они поперечные и линейно поляризованы. В случае анизотропии среды могут возникнуть изменения поляризации (см. Излучение и приём радиоволн).
В изотропном пространстве скорость распространения гармонических Э. в., т. e. фазовая скорость с (Групповая скорость) может отличаться отv.Плотность потока энергии S, переносимой Э. в., определяется Пойнтинга вектором: S =(с/4π) [ЕН].Т. к. в изотропной среде векторыЕ и Н иволновой вектор образуют правовинтовую систему, тоSсовпадает с направлением распространения Э. в. В анизотропной среде (в том числе вблизи проводящих поверхностей)Sможет не совпадать с направлением распространения Э. в.
Появление квантовых генераторов, в частности Лазеров,позволило достичь напряжённости электрического поля в Э. в., сравнимых с внутриатомными полями. Это привело к развитию нелинейной теории Э. в. При распространении Э. в. в нелинейной среде (e и μ зависят отЕиН) её форма изменяется. Если дисперсия мала, то по мере распространения Э. в. они обогащаются т. н. высшими гармониками и их форма постепенно искажается. Например, после прохождения синусоидальной Э. в. характерного пути (величина которого определяется степенью нелинейности среды) может сформироваться Ударная волна, характеризующаяся резкими изменениямиЕиН(разрывы) с их последующим плавным возвращением к первоначальным величинам. Ударная Э. в. далее распространяется без существ, изменений формы; сглаживание резких изменений обусловлено главным образом затуханием. Большинство нелинейных сред, в которых Э. в. распространяются без сильного поглощения, обладает значительной дисперсией, препятствующей образованию ударных Э. в. Поэтому образование ударных волн возможно лишь в диапазоне λ от несколькихсмдо длинных волн (См. Длинные волны). При наличии дисперсии в нелинейной среде возникающие высшие гармоники распространяются с различной скоростью и существенного искажения формы исходной волны не происходит. Образование интенсивных гармоник и взаимодействие их с исходной волной может иметь место лишь при специально подобранных законах дисперсии (см. Нелинейная оптика, Параметрические генераторы света).
Э. в. различных диапазонов λ характеризуются различными способами возбуждения и регистрации, по-разному взаимодействуют с веществом и т. п. Процессы излучения и поглощения Э. в. от самых длинных волн до инфракрасного излучения (См. Инфракрасное излучение) достаточно полно описываются соотношениями электродинамики (См. Электродинамика). На более высоких частотах доминируют процессы, имеющие существенно квантовую природу, а в оптическом диапазоне и тем более в диапазонах рентгеновских и γ-лучей излучение и поглощение Э. в. могут быть описаны только на основе представлений о дискретности этих процессов.
Квантовая теория поля внесла существенные дополнения и в само представление об Э. в. Во многих случаях электромагнитное излучение ведёт себя не как набор монохроматических Э. в. с частотой ω и волновым векторомk,а как поток квазичастиц — Фотонов с энергией(ħ —Планка постоянная). Волновые свойства проявляются, например, в явлениях дифракции и интерференции, корпускулярные — в Фотоэффекте и Комптона эффекте.
Лит.:Тамм И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976; Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Теория поля, 6 изд., М., 1973 (Теоретическая физика, т. 2); их же, Электродинамика сплошных сред, М., 1959; Ландсберг Г. С., Оптика, 5 изд., М., 1976.
В. В. Мигулин.
Шкала электромагнитных волн.

  1. электромагнитные волны—поперечные волныstrong эфирstrong электромагнитные волны поперечные колебания эфираиспускаются ускоренно движущимся электрическим зарядом.квант. гамма квант.радиоволн...Идеографический словарь русского языка
  2. электромагнитные волны—колебания электромагнитного поля распространяющиеся в пространство с конечной скоростью см. Скорость света. В зависимости от длины волны в вакууме источника излучения и с...Астрономический словарь
  3. электромагнитные волны—возмущения электромагнитного поля iт. е. перем. электромагнитное поле распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью см. Скоростьi света Фазовая скорость. Э.i в. ...Большой энциклопедический политехнический словарь
  4. электромагнитные волны—электромагнитное поле распространяющееся впространстве с конечной скоростью зависящей от свойств среды. В вакуумескорость распространения электромагнитной волны с кмс с...Большой энциклопедический словарь II
  5. электромагнитные волны—ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ электромагнитное поле распространяющееся в пространстве с конечной скоростью зависящей от свойств среды. В вакууме скорость распространения электро...Большой энциклопедический словарь III
  6. электромагнитные волны—ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ волны электромагнитное поле распространяющееся в пространстве с конечной скоростью зависящей от свойств среды. В вакууме Скорость распространения электр...Большой Энциклопедический словарь V
  7. электромагнитные волны—возмущения эл.магн. поля распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью в вакууме со скоростью света тыс. кмс. В зависимости от длины волны различают след. вид...Военный энциклопедический словарь
  8. электромагнитные волны—электромагнитное поле распространяющееся в пространстве с конечной скоростью зависящей от свойств среды. В вакууме скорость распространения электромагнитных волн скорость...Иллюстрированный энциклопедический словарь
  9. электромагнитные волны—ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ Electromagnetic waves. В пространстве окружающем провод по которому течет постоянный или переменный ток возникает особое состояние среды называемое...Морской словарь
  10. электромагнитные волны—.Электромагнитные волны процесс распространения взаимосвязанных друг с другом электрического и магнитного полей сопровождающийся переносом электромагнитной энергии. Исто...Официальная терминология
  11. электромагнитные волны—електромагнтн хвил....Російсько-український словник сталих словосполучень
  12. электромагнитные волны—electromagnetic waves...Русско-английский политехнический словарь
  13. электромагнитные волны—electromagnetic waves...Русско-английский словарь по физике
  14. электромагнитные волны—Hertz waves...Русско-английский строительный словарь
  15. электромагнитные волны—onde elettromagnetiche...Русско-итальянский политехнический словарь
  16. электромагнитные волны—elektromagnetische Wellen...Русско-немецкий политехнический словарь
  17. электромагнитные волны—возмущения электромагнитного поля распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью в зависимости от свойств среды. В зависимости от длины волны различают следующие ...Словарь военных терминов
  18. электромагнитные волны—ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ электромагнитное поле распространяющееся в пространстве с конечной скоростью зависящей от свойств среды. В вакууме скорость распространения электро...Современный энциклопедический словарь
  19. электромагнитные волны—. Процесс распространения взаимосвязанных друг с другом электрического и магнитного полей сопровождающийся переносом электромагнитной энергии Употребляется в документе ГО...Телекоммуникационный словарь
  20. электромагнитные волны—электромагнитные колебанияi распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью. Существование Э. в. было предсказано М. Фарадеем М. Faraday в . Дж. Максвелл J. Maxwel...Физическая энциклопедия
  21. электромагнитные волны—электромагнитные колебания распространяющиеся в прве с конечной скоростью. Существование Э. в. было предсказано англ. физиком М. Фарадеем в . Англ. физик Дж. Максвелл в ...Физическая энциклопедия
  22. электромагнитные волны—Электромагнитные волны см. Электрические колебания....Энциклопедический словарь
  23. электромагнитные волны—ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ электромагнитное поле распространяющееся в пространстве с конечной скоростью зависящей от свойств среды. В вакууме скорость распространения электр...Энциклопедический словарь естествознания
  24. электромагнитные волны—см. Электрические колебания....Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона