Електромагнітні коливання
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Електромагнітні коливання

Електромагнітні коливання, взаємозв'язані коливання електричного ( Е ) і магнітного ( Н ) полів, складових єдине електромагнітне поле . Поширення Е. до. відбувається у вигляді електромагнітних хвиль, швидкість яких у вакуумі дорівнює швидкості світла з, а довжина хвилі l пов'язана з періодом Т і частотою w співвідношенням: l = ct = 2 p с/ w . За своєю природою Е. до. є сукупністю фотонів, і лише при великому числі фотонів їх можна розглядати як безперервний процес.

загрузка...

  Розрізняють вимушені Е. до., підтримувані зовнішніми джерелами, і власні Е. до., що існують і без них. У необмеженому просторі або в системах з втратами енергії (диссипативних) можливі власні Е. до. з безперервним спектром частот. Просторово обмежені консервативні (без втрат енергії) системи мають дискретний спектр власних частот, причому кожній частоті відповідає одне або декілька незалежних коливань ( мод ) . Наприклад , між двома плоскістю, що відображає, віддаленою один від одного на відстань l, можливі лише синусоїдальні Е. до. з частотами w n = п p с/l, де п — ціле число. Власне моди мають вигляд синусоїдальних стоячих хвиль, в яких коливання векторів Е і Н зрушені в часі на T /4, а просторові розподіли їх амплітуд зміщені на l/4, так що максимуми (пучності) Е збігаються з нулями (вузлами) Н і навпаки. У таких Е. до. енергія в середньому не переноситься у просторі, але усередині кожної чвертьхвильової ділянки між вузлами полів відбувається незалежне періодичне перекачування електричної енергії в магнітну і назад.

  Представлення Е. до. у вигляді суперпозиції мод з дискретним або безперервним спектром допустимо для будь-якої складної системи провідників і діелектриків (див. Радіохвилевід, Об'ємний резонатор, Відкритий резонатор ), якщо поля, струми, заряди в них зв'язані між собою лінійними співвідношеннями. У квазістаціонарних системах, розміри яких значно менше довжини хвилі, області, де переважають електричні або магнітні поля, можуть бути просторово розділені і зосереджені в окремих елементах: Е — в ємностях З, Н — в індуктівностях L. Типовий приклад такої системи із зосередженими параметрами — коливальний контур, де відбуваються коливання зарядів на обкладаннях конденсаторів і струмів в котушках самоіндукції. Е. до. у системах з розподіленими параметрами L і З, що мають дискретний спектр власних частот, можуть бути представлені як Е. до. у зв'язаних коливальних контурах (електромагнітних осциляторах) число яких дорівнює числу мод.

  В середовищах Е. до. взаємодіють з вільними і зв'язаними зарядженими частками (електронами, іонами), створюючи індуковані струми. Струми провідності обумовлюють втрати енергії і загасання Е. к.; струми, обумовлені поляризацією і намагніченістю середовища, визначають значення її діелектричній проникності і магнітній проникності, а також швидкість поширення в ній електромагнітних хвиль і спектр власних частот Е. до. Якщо індуковані струми залежать від Е і Н нелінійно, то період, форма і інші характеристики Е. до. залежать від їх амплітуд (див. Нелінійні коливання ) ; при цьому принцип суперпозиції недійсний, і може відбуватися перекачування енергії Е. до. від одних частот до інших. На цьому засновані принципи роботи більшості генераторів, підсилювачів і перетворювачів частоти Е. до. (див. Генерування електричних коливань, Автоколивання ) . Збудження Е. до. у пристроях із зосередженими параметрами, як правило, здійснюється дорогою прямого підключення до них генераторів, у високочастотних пристроях з розподіленими параметрами — шляхом збудження Е. до. за допомогою різних елементів зв'язку (вібраторів, петель зв'язку, рамок, отворів і ін.), в оптичних пристроях — із застосуванням лінз, призм, напівпрозорих дзеркал і , що відображають;т. д.

  Літ.: Горелік Р. С., Коливання і хвилі, 2 видавництва, М., 1959; Андронов А. А, Вітт А. А., Хайкин С. Е., Теорія коливань, 2 видавництва М., 1959; Парселл Е., Електрика і магнетизм, пер.(переведення) з англ.(англійський), 2 видавництва, М., 1975 (Берклєєвський курс фізики, т. 2); Крауфорд Ф., Хвилі, пер.(переведення) з англ.(англійський), 2 видавництва, М., 1976 (Берклєєвський курс фізики, т. 3).

  М. А. Міллер, Л. А. Островський.