Учите и повторяйте ННЗ по физике!

Связь этой лекции с вопросами ННЗ - буклет
-1
3.10. Уравнение плоской монохроматической бегущей ЭМВ
3.12. Условия возникновения ЭМ излучения. Излучение диполя
4.14. Классическая и квантовая картины излучения света.
Излучение диполя

0
«Три вещи» для запоминания прямо сейчас
Уравнения плоской моно-хроматической электро-магнитной волны, распро-страняющейся в положи-тельном направлении оси z
Зависимость интенсивности излучения от частоты и амплитуды
В классическом представлении электромагнитное излучение порождается ускоренно движущимися электрическими зарядами или переменными токами

Классическая картина распространения и генерации ЭМИ
1
Переменное электромагнитное поле
может существовать в пространстве
само по себе (без вещества) и распространяться в виде ЭМВ – это видно из уравнений Максвелла
Л.18 Переменные поля. Излучение света
Электромагнитные явления и физика вообще

2
Пустое пространство – нет токов и зарядов
Вакуум
Вакуум

3
Электромагнитные волны
Уравнения плоской монохроматической электромагнитной волны, распространяющейся в положительном направлении оси z

4
Откуда берутся ЭМВ?
Покоящийся заряд –> постоянное электрическое поле
Равномерно движущийся заряд –> переменное электрическое поле + переменное магнитное поле, но излучения нет (принцип относительности = равноправность всех ИСО)
Ускоренно движущийся заряд –> переменное электрическое поле + переменное магнитное поле = излучение
Примеры были:
л.7 – тормозное рентгеновское излучение
л.7 и л.16 – магнетрон (микроволновая печь)

5
Интенсивность излучения диполя
Диаграмма направленности излучения диполя
Сюда идёт максимум излучения
Сюда излучение не идёт вообще

6
Анализ формулы для интенсивности излучения диполя: зависимость от частоты
Интенсивность излучения мала на малых частотах даже при большой амплитуде.
1) Вот почему излучаемый сигнал необходимо модулировать (100 МГц по сравнению с 1 кГц)
2) Вот почему небо днём голубое, а Солнце на закате и восходе красное

0
«Три вещи» для запоминания прямо сейчас
Уравнения плоской моно-хроматической электро-магнитной волны, распро-страняющейся в положи-тельном направлении оси z
Зависимость интенсивности излучения от частоты и амплитуды
В классическом представлении электромагнитное излучение порождается ускоренно движущимися электрическими зарядами или переменными токами

7
Что такое интенсивность? Связь энергии колебаний и волн с их амплитудой
Колебания
Волны

8
Что такое интенсивность? Связь энергии ЭМВ с их амплитудой
ЭМВ = электрическое поле + магнитное поле
Плотность энергии электри-ческого поля
Плотность энергии магнит-ного поля
Связь амплитуд НЭП и НМП в ЭМВ в вакууме

9
Что такое интенсивность? Связь энергии ЭМВ с их амплитудой
ППЭ ЭМВ быстро изменяется со временем
Поэтому пользуются интенсивностью – средним значением ППЭ ЭМВ по времени за период
Определение среднего значения по времени за промежуток тау

10
Квантовая картина распространения и генерации ЭМИ
ЭМИ - фотоны
Движутся в вакууме со скоростью с относительно любой ИСО
Энергия одного фотона пропорциональна частоте ЭМИ
Энергия ЭМИ пропорциональна числу фотонов

11
Спонтанное излучение света атомом
До излучения: атом в первом возбуждённом состоянии
После излучения: атом перешёл в основное состояние, испустив фотон (photon)

12
Схема уровней энергии атома водорода

Спектральный анализ на многих производствах: количественно определяется химический состав материалов
Спектральный анализ в астрофизике: количественно определяется химический состав звёзд
Спектральный анализ в астрономии: с помощью эффекта Доплера количественно определяется скорость движения звёзд и галактик
Линии в спектрах удалённых галактик смещены в красную сторону: Вселенная расширяется (закон Хаббла). Значит был Большой Взрыв!
13
Спектральный анализ - прикладная наука и технология (David Alter, 1854, USA; Gustav Kirchhoff und Robert Bunsen, 1860, Deutschland )