Předpokládejme, že se ve vakuu šíří rovinné elektromagnetické vlnění o intenzitě 12 W/m2 a frekvenci kmitů 2*10^16 Hz. Je nutné najít rovnice elektromagnetické vlny s číselnými koeficienty, libovolně zvolenými počátečními podmínkami. Při řešení tohoto problému je nutné vzít v úvahu, že průměrná hodnota druhé mocniny sinu nebo kosinu za periodu je 0,5.
Představujeme digitální produkt "Rovnová elektromagnetická vlna"
Tento produkt je vědecký materiál a obsahuje informace o rovinné elektromagnetické vlně, jejíž intenzita je 12 W/m2. Tato vlna se šíří ve vakuu a má kmitací frekvenci 2*10^16 Hz.
Produkt obsahuje rovnice elektromagnetických vln s číselnými koeficienty, které lze použít k řešení různých problémů v oblasti elektromagnetismu. Je důležité vzít v úvahu, že průměrná hodnota druhé mocniny sinu nebo kosinu za období je 0,5.
Zakoupením tohoto produktu získáte přístup k vysoce kvalitnímu vědeckému materiálu, který může být užitečný jak studentům, tak profesionálům v oblasti elektromagnetismu.
Popis výrobku: Představujeme digitální produkt "Rovinná elektromagnetická vlna". Tento produkt je vědecký materiál a obsahuje informace o rovinné elektromagnetické vlně, jejíž intenzita je 12 W/m2. Tato vlna se šíří ve vakuu a má kmitací frekvenci 2*10^16 Hz. Produkt obsahuje rovnice elektromagnetických vln s číselnými koeficienty, které lze použít k řešení různých problémů v oblasti elektromagnetismu. Je důležité vzít v úvahu, že průměrná hodnota druhé mocniny sinu nebo kosinu za období je 0,5. Zakoupením tohoto produktu získáte přístup k vysoce kvalitnímu vědeckému materiálu, který může být užitečný jak studentům, tak profesionálům v oblasti elektromagnetismu.
Odpověď na problém: Pro stanovení rovnic elektromagnetické vlny s číselnými koeficienty je nutné vzít v úvahu, že rychlost šíření vlny ve vakuu je rovna rychlosti světla, tedy c = 3*10^8 m/s. Je třeba také vzít v úvahu, že elektromagnetická vlna se šíří v rovině kolmé ke směru šíření vlny a její elektrické a magnetické pole jsou na sebe kolmé a kolmé na směr šíření vlny.
S přihlédnutím k těmto podmínkám lze rovnice elektromagnetických vln zapsat následovně: E = E0dřezx - omegat + phi) B = B0dřezx - omegat + phi + pí/2) kde E0 a B0 jsou amplitudy elektrického a magnetického pole, k je vlnové číslo, omega je kruhová frekvence, t je čas, x je souřadnice ve směru šíření vlny, phi je fázový úhel, pi je číslo pí.
Pro určení číselných hodnot koeficientů je nutné použít počáteční podmínky. Jednou z možných počátečních podmínek může být nastavení hodnoty elektrického pole v určitém bodě a čase. Pokud například nastavíte E = E0 na x = 0 a t = 0, můžete určit hodnotu fázového úhlu phi. Poté lze pomocí známé hodnoty fázového úhlu a dalších počátečních podmínek určit hodnoty zbývajících parametrů rovnic.
Zakoupením produktu „Rovná elektromagnetická vlna“ tedy získáte přístup k rovnicím elektromagnetické vlny s číselnými koeficienty, které lze použít k řešení úloh z oblasti elektromagnetismu, včetně řešení problému popsaného v podmínce. Produkt navíc obsahuje užitečné informace o vlastnostech elektromagnetických vln, které mohou využít jak studenti, tak odborníci v oboru elektromagnetismu ke studiu tohoto tématu.
***
Tento produkt je rovinná elektromagnetická vlna, která se šíří ve vakuu o intenzitě 12 W/m^2 a frekvenci kmitání 2*10^16 Hz. Rovnice této elektromagnetické vlny lze určit pomocí číselných koeficientů libovolnou volbou počátečních podmínek. Při řešení úlohy je nutné vzít v úvahu, že průměrná hodnota druhé mocniny sinu (nebo kosinu) za periodu je 0,5.
K vyřešení problému můžete použít Maxwellovy rovnice, které popisují elektromagnetická pole. Pro rovinnou vlnu šířící se podél osy z lze Maxwellovy rovnice zapsat takto:
∂E_x/∂y – ∂E_y/∂x = 0 ∂H_x/∂y – ∂H_y/∂x = 0 ∂E_z/∂x - ∂E_x/∂z = -with(∂H_y/∂t) ∂E_z/∂y – ∂E_y/∂z = já(∂H_x/∂t) ∂H_z/∂x – ∂H_x/∂z = ε(∂E_y/∂t) ∂H_z/∂y – ∂H_y/∂z = -ε(∂E_x/∂t)
kde E a H jsou elektrická a magnetická pole, ε a μ jsou konstanty spojující elektrická a magnetická pole, t je čas.
Pro rovinnou vlnu šířící se podél osy z lze elektrické a magnetické pole popsat následujícími rovnicemi:
E_x = E_0sin(ωt - kz) E_y = 0 E_z = 0 H_x = 0 H_y = H_0sin(ωt - kz) H_z = 0
kde E_0 a H_0 jsou amplitudy elektrického a magnetického pole, ω je úhlová frekvence, k je vlnový vektor.
Intenzitu rovinné vlny lze vypočítat pomocí vzorce:
I = (cε/2)|E_0|^2
kde c je rychlost světla ve vakuu.
Na základě známé intenzity a frekvence vlny lze vypočítat amplitudy elektrického a magnetického pole:
|E_0| = √(2I/(cε)) = 1,2*10^-4 V/m |H_0| = |E_0|/Z, kde Z je impedance vakua, Z = √(μ/ε) = 377 Ohm
Rovnice elektromagnetických vln s číselnými koeficienty lze tedy zapsat následovně:
E_x = 1,210^-4sin(2π210^16t – 2πz/min) E_y = 0 E_z = 0 H_x = 0 H_y = 1,210^-4/377 sin (2π210^16t – 2πz/min) H_z = 0
kde λ je vlnová délka, λ = c/f = 1,5*10^-8 m.
Průměrná hodnota druhé mocniny sinusu (nebo kosinusu) za období je 0,5, což znamená, že průměrná hodnota druhé mocniny amplitudy pole je rovna polovině maximální hodnoty, to znamená:
Tato elektromagnetická vlna má tedy amplitudy elektrického a magnetického pole rovné 1,210^-4 V/m a 1,210^-4/377 T a lze je popsat pomocí rovnic uvedených výše.
***