Физика
Ф И З И К А
Волновое уравнение для электромагнитного поля в вакууме
Дуйсенова Гаухар Асылхановна, преподаватель
Международный казахско-турецкий университет имени Х. А. Ясави (г. Туркестан, Казахстан)
В
статье рассматривается электрическое поле, по-
рождающее магнитное, которое оказывается пе-
ременным. Это переменное магнитное поле порождает
электрическое. Таким образом, если возбудить с по-
мощью колеблющихся зарядов переменное электро-
магнитное поле, то в окружающем заряды пространстве
возникнет последовательность взаимных превращений
электрического и магнитного полей, распространяю-
щихся от точки к точке. Этот процесс будет периодиче-
ским во времени и в пространстве и следовательно, пред-
ставляет собой волну.
Система уравнений для электромагнитного поля по-
лучена Максвеллом в середине XIX в. путем обобщения
опытных данных электрическими зарядами, токами и маг-
нитами. Уравнения Максвелла имеют очень глубокое фи-
зическое содержание, далеко выходящее за рамки тех
фактов и представлений, на основе которых они были по-
лучены. Эти уравнения хорошо описывают быстропере-
менное электромагнитное поле, включая световые волны,
и составляют основу теории излучения электромагнитных
волн движущимися зарядами и теории взаимодействия
света и вещества.
Уравнения Максвелла указывают, что электриче-
ское и магнитное поле существуют одновременно и их со-
вместное существование представляет собой электромаг-
нитное поле.
Процесс распространения в пространстве электромаг-
нитного поля называется электромагнитной волной. В от-
личие от механических волн, которые могут распростра-
няться только в упругих средах, электромагнитные волны
могут распространяться и в вакууме.
Для распространения электромагнитных волн не тре-
буется присутствия дополнительных сред. В этом смысле
электромагнитные волны в вакууме элементарны, то есть
фундаментальны. Однако, и в вакууме область примени-
мости уравнений Максвелла ограничена, причем более
детальное рассмотрение показывает тесную связь теории
электромагнитного поля с другими основными разделами
физики, прежде всего с квантовой теорией. Вакуум может
вести себя как своеобразная оптическая среда.
Электромагнитное поле
имеет две компоненты —
электрическую и магнитную. Первая описывается век-
тором электрической напряженности, вторая — вектором
магнитной напряженности. В удобной для оптики гаус-
совой системе единиц уравнения Максвелла для электро-
магнитного поля в вакууме имеют вид
,
1
t
H
c
E
rot
∂
∂
−
=
,
1
t
E
c
H
rot
∂
∂
−
=
(1.1)
0
=
E
div
0
=
H
div
(1.2)
Здесь
E
и
H
— напряженности электрического
и магнитного полей, c — скорость света в вакууме. Пер-
вое уравнение (1.1) представляет собой математическую
формулировку закона электромагнитной индукции, а вто-
рое — показывает, что магнитное поле порождается пе-
ременным электрическим полем. Первое уравнение (1.2)
выражает факт отсутствия статического электрического
поля в вакууме, а второе — постулирует отсутствие маг-
нитных зарядов.
Достарыңызбен бөлісу: |