27. Fale elektromagnetyczne

27.1 Widmo fal elektromagnetycznych

  Maxwell nie tylko połączył w jedną całość podstawowe równania opisujące zjawiska elektromagnetyczne, ale wyciągnął z tych równań szereg wniosków o znaczeniu fundamentalnym.

Z równań wiążących ze sobą pola elektryczne i magnetyczne

(27.1)

oraz

(27.1)

wynika, że każda zmiana w czasie pola elektrycznego wywołuje powstanie zmiennego pola magnetycznego, które z kolei indukuje wirowe pole elektryczne itd. Taki ciąg sprzężonych pól elektrycznych i magnetycznych tworzy falę elektromagnetyczną (rysunek 27.1).

 Rys. 27.1. Pole elektryczne E i magnetyczne B fali elektromagnetycznej o długości λ

Maxwell wykazał, że wzajemnie sprzężone pola elektryczne i magnetyczne są do siebie prostopadłe i prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fali, i że prędkość tych fal elektromagnetycznych w próżni jest dana wyrażeniem

(27.3)

Pokazał też, że przyspieszony ładunek elektryczny będzie promieniować pole elektryczne i magnetyczne w postaci fali elektromagnetycznej oraz, że w wypromieniowanej fali stosunek amplitudy natężenia pola elektrycznego do amplitudy indukcji magnetycznej jest równy prędkości c

(27.4)

Znany nam obecnie zakres widma fal elektromagnetycznych przedstawia rysunek 27.2. Wszystkie wymienione fale są falami elektromagnetycznymi i rozchodzą się w próżni z prędkością c. Różnią się natomiast częstotliwością (długością) fal. Przedstawiony podział wiąże się z zastosowaniem określonych fal lub sposobem ich wytwarzania.

 Rys. 27.2. Widmo fal elektromagnetycznych

Poszczególne zakresy długości fal zachodzą na siebie, ich granice nie są ściśle określone.

Symulacje komputerowe
Możesz prześledzić rozchodzenie się fali elektromagnetycznej korzystając z programu komputerowego „Wizualizacja fali elektromagnetycznej”, dostępnego na stronie WWW autora i na stronie Open AGH. Przed uruchomieniem zobacz krótki opis programu . Program można pobrać i zapisać go na dysku twardym własnego komputera.