Elektromagnetiske bølger

Elektromagnetiske bølger Kilder Solen Radio- / TV-stasjoner Radar Elektriske apparater (ovner, lyspærer) Røntgen-apparater Radioaktive atomkjerner Et varierende elektrisk felt  Et magnetfelt Et varierende magnetfelt  Et elektrisk felt

Elektromagnetiske bølger Egenskaper 1. Bølgen er transversell. Både E og B er normale til forplantnings-retningen. Forplantnings-retningen er gitt ved E x B. 2. Relasjon mellom størrelsene av E og B E = cB. 3. Bølgen forplanter seg i vakum med hastigheten c = 3.0 x 108 m/s. 4. Til forskjell fra mekaniske bølger, trenger elektromagnetiske bølger ikke et medium å forplante seg i. Det som ‘bølger’ i en elektromagnetisk bølge er elektriske og magnetiske felter.

Elektromagnetiske bølger James Clerk Maxwell (1831-1879) James Clerk Maxwells oppdagelse av lovene for elektrodynamikken er en av de viktigste hendelsene i det nittende århundre. Gjennom sine fire såkalte Maxwellske ligninger la han grunnlaget for det moderne samfunnet. Fra disse ligningene kunne man forstå lys som elektromagnetiske bølger, utforme elektromagnetisk kommunikasjon og legge grunnlaget for klassisk elektroteknikk, dvs legge grunnlaget for det moderne samfunnet.

Elektromagnetiske bølger Maxwells ligninger Integral form Differential form Gauss’s lov for E Gauss’s lov for B Faraday’s lov Ampere’s lov

Elektromagnetiske bølger Maxwells ligninger i vakum Integral form Differential form Gauss’s lov for E Gauss’s lov for B Faraday’s lov Ampere’s lov

Elektromagnetiske bølger Maxwells ligninger i vakum - Differential form Gauss’s lov for E Gauss’s lov for B Faraday’s lov Ampere’s lov

Elektromagnetiske bølger Maxwells ligninger i vakum - Bølgeligning Generell relasjon for vektorfelt: Anvendt på E- og B-felt: Kan nå bestemme diff.lign. for E- og B-felt ved dekobling:

Elektromagnetiske bølger Maxwells ligninger i vakum Bølgeligning Diff.lign. for E- og B-felt: Generell bølgeligning med forplantningshastighet v: Dette viser at når vi i vakum har et varierende elektromagnetisk felt, så vil dette elektromagnetiske feltet forplante seg med hastigheten c gitt ved:

Elektromagnetiske bølger Maxwells ligninger i vakum Bølgeligning Det kan vises at for en plan, ubegrenset monokromatisk elektromagnetisk bølge som forplanter seg i x-retning har vi følgende:

Elektromagnetiske bølger Maxwells ligninger i vakum Energitetthet - Intensitet Poyntings vektor - Strålingstrykk Energitetthet: Poytings vektor: Intensitet: Gjennomsnittlig energitetthet: Strålingstrykk: Intensitet ( = energi pr areal og tid):

END