Главная > ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ (И.Е.Иродов)
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

Перенос энергии электромагнитной волной сопровождается и переносом импульса. Согласно теории относительности, импульс объекта с нулевой массой покоя, движущегося со скоростью света, $p=W / c$, где $W$ — его энергия (это по-существу верно и для электромагнитной волны как потоку фотонов). Поскольку в случае электромагнитной волны масса покоя «объекта равна нулю, связь между энергией и импульсом будет такой же:
\[
p=w / c
\]

где $p$ и $w$ — плотности импульса и энергии, т. е. величины, отнесенные к единице объема. Умножив числитель и знаменатель правой части равенства (2.26) на $c$, получим в числителе, согласно (2.22), плотность потока энергии ( $w c$ ), которая в свою очередь равна модулю вектора Пойнтинга. Таким образом, в векторном виде
\[
\mathbf{p}=[\mathrm{EH}] / c^{2} .
\]

Если падающая нормально на поверхность некоторого тела электромагнитная волна полностью поглощается этим телом, то единице площади поверхности тела сообщается за промежуток времени $\mathrm{d} t$ импульс, заключенный в цилиндре с площадью сечения, равной единице, и высотой $c \mathrm{~d} t$, т. е. $\mathrm{d} p=(w / c) c \mathrm{~d} t$. Но импульс, сообщаемый единице поверхности в единицу времени, $\mathrm{d} p / \mathrm{d} t$, равен давлению $p^{*}$ на поверхность тела. Поэтому для поглощающей поверхности давление $p^{*}=w, \mathrm{H} / \mathrm{m}^{2}$. В случае гармонической волны эта величина пульсирует с достаточно большой частотой, и практически представляет интерес лишь ее среднее значение по времени:
\[
p^{\star}=\langle w\rangle .
\]

Для идеально отражающей поверхности давление будет в два раза больше.

Рассмотрим более детально механизм передачи импульса телу, т. е. как возникает давление. Электрическое поле волны возбуждает в теле ток плотности $\mathbf{j}=\sigma \mathbf{E}$, а магнитное поле волны будет действовать на $\mathbf{j}$ в соответствии с законом Ампера — с силой, объемная плотность которой равна
\[
\mathbf{F}_{\text {eд }}=[\mathbf{j B}]=\sigma[\mathbf{E B}]
\]

откуда следует, что сила направлена в сторону распространения волны.

Надо иметь в виду, что электромагнитная волна оказывает давление не только внутри вещества (при условии, что удельная проводимость $\sigma
eq 0$ ), но и при отражении от поверхности, так что
\[
p^{\star}=\langle w\rangle(1+R),
\]

где $R$ — коэффициент отражения, т. е. отношение интенсивности отраженной волны к интенсивности падающей.

Давление, вычисленное по формуле (2.28), оказывается в обычных условиях очень малым. Например, солнечный свет оказывает давление порядка $10^{-5}$ Па (атмосферное давление $\approx 10^{5}$ Па). Измерить такое давление экспериментально очень трудно. Впервые это удалось П. Н. Лебедеву (в 1900 г.). Его измерения дали значение, согласующееся с теорией с точностью до $20 \%$. Позднее эти измерения повторил Герлах (в 1923 г.), достигнув точности до $2 \%$.

Тот факт, что электромагнитное поле обладает импульсом, предписывает при составлении баланса импульсов частиц учитывать и импульс электромагнитного поля. Только при этом с законом сохранения импульса будет все в порядке.

1
Оглавление
email@scask.ru