Tegyük fel, hogy 12 W/m2 intenzitású és 2*10^16 Hz rezgésfrekvenciájú sík elektromágneses hullám terjed vákuumban. Meg kell találni az elektromágneses hullám egyenleteit numerikus együtthatókkal, önkényesen megválasztva a kezdeti feltételeket. A probléma megoldása során figyelembe kell venni, hogy a szinusz vagy koszinusz négyzetének átlagos értéke az időszak alatt 0,5.
Bemutatjuk a "Plane Electromagnetic Wave" digitális terméket
Ez a termék tudományos anyag, és információt tartalmaz egy sík elektromágneses hullámról, amelynek intenzitása 12 W/m2. Ez a hullám vákuumban terjed, rezgési frekvenciája 2*10^16 Hz.
A termék numerikus együtthatós elektromágneses hullámegyenleteket tartalmaz, amelyek segítségével különféle problémákat lehet megoldani az elektromágnesesség területén. Fontos figyelembe venni, hogy a szinusz vagy koszinusz négyzetének átlagos értéke az időszak alatt 0,5.
A termék megvásárlásával olyan magas színvonalú tudományos anyagokhoz juthat hozzá, amelyek mind a hallgatók, mind az elektromágnesesség területén dolgozó szakemberek számára hasznosak lehetnek.
Termékleírás: Bemutatjuk a "Plane Electromagnetic Wave" digitális terméket. Ez a termék tudományos anyag, és egy 12 W/m2 intenzitású sík elektromágneses hullámról tartalmaz információkat. Ez a hullám vákuumban terjed, rezgési frekvenciája 2*10^16 Hz. A termék numerikus együtthatós elektromágneses hullámegyenleteket tartalmaz, amelyek segítségével különféle problémákat lehet megoldani az elektromágnesesség területén. Fontos figyelembe venni, hogy a szinusz vagy koszinusz négyzetének átlagos értéke az időszak alatt 0,5. A termék megvásárlásával olyan magas színvonalú tudományos anyagokhoz juthat hozzá, amelyek mind a hallgatók, mind az elektromágnesesség területén dolgozó szakemberek számára hasznosak lehetnek.
Válasz a problémára: Az elektromágneses hullám numerikus együtthatós egyenleteinek meghatározásához figyelembe kell venni, hogy a hullám terjedési sebessége vákuumban megegyezik a fény sebességével, azaz c = 3*10^8 m/s. Figyelembe kell venni azt is, hogy egy elektromágneses hullám a hullám terjedési irányára merőleges síkban terjed, elektromos és mágneses tere merőleges egymásra, illetve merőleges a hullám terjedési irányára.
Ezeket a feltételeket figyelembe véve az elektromágneses hullámegyenletek a következőképpen írhatók fel: E = E0mosogatóx - omegat + phi) B = B0mosogatóx - omegat + phi + pi/2) ahol E0 és B0 az elektromos és a mágneses mező amplitúdója, k a hullámszám, omega a körfrekvencia, t az idő, x a hullámterjedés irányának koordinátája, phi a fázisszög, pi a Pi szám.
Az együtthatók számértékének meghatározásához kezdeti feltételeket kell használni. Az egyik lehetséges kezdeti feltétel lehet az elektromos tér értékének egy bizonyos ponton és időpontban történő beállítása. Például, ha E = E0-t állít be x = 0-ra és t = 0-ra, akkor meghatározhatja a phi fázisszög értékét. Ezután a fázisszög ismert értékével és más kezdeti feltételekkel meghatározható az egyenletek fennmaradó paramétereinek értéke.
Így a „Sík elektromágneses hullám” termék megvásárlásával hozzáférhet egy numerikus együtthatós elektromágneses hullám egyenleteihez, amelyek segítségével megoldható az elektromágnesesség területén felmerülő problémák, beleértve a feltételben leírt probléma megoldását is. Ezenkívül a termék hasznos információkat tartalmaz az elektromágneses hullámok tulajdonságairól, amelyeket mind a hallgatók, mind az elektromágnesességgel foglalkozó szakemberek felhasználhatnak a téma tanulmányozásához.
***
Ez a termék egy sík elektromágneses hullám, amely vákuumban 12 W/m^2 intenzitással és 2*10^16 Hz rezgési frekvenciával terjed. Ennek az elektromágneses hullámnak az egyenletei a kezdeti feltételek tetszőleges megválasztásával numerikus együtthatókkal határozhatók meg. A feladat megoldásánál figyelembe kell venni, hogy a szinusz (vagy koszinusz) négyzetének átlagos értéke az időszak alatt 0,5.
A probléma megoldásához használhatja a Maxwell-egyenleteket, amelyek leírják az elektromágneses tereket. A z tengely mentén terjedő síkhullámra a Maxwell-egyenletek a következőképpen írhatók fel:
∂E_x/∂y - ∂E_y/∂x = 0 ∂H_x/∂y - ∂H_y/∂x = 0 ∂E_z/∂x - ∂E_x/∂z = -val(∂H_y/∂t) ∂E_z/∂y - ∂E_y/∂z = me(∂H_x/∂t) ∂H_z/∂x - ∂H_x/∂z = ε(∂E_y/∂t) ∂H_z/∂y - ∂H_y/∂z = -ε(∂E_x/∂t)
ahol E és H az elektromos és a mágneses tér, ε és μ az elektromos és mágneses teret összekötő állandók, t az idő.
A z tengely mentén terjedő síkhullámok elektromos és mágneses mezői a következő egyenletekkel írhatók le:
E_x = E_0sin(ωt - kz) E_y = 0 E_z = 0 H_x = 0 H_y = H_0sin(ωt - kz) H_z = 0
ahol E_0 és H_0 az elektromos és mágneses mező amplitúdója, ω a szögfrekvencia, k a hullámvektor.
A síkhullám intenzitása a következő képlettel számítható ki:
I = (cε/2)|E_0|^2
ahol c a fény sebessége vákuumban.
A hullám ismert intenzitása és frekvenciája alapján kiszámítható az elektromos és mágneses mezők amplitúdója:
|E_0| = √(2I/(cε)) = 1,2*10^-4 V/m |H_0| = |E_0|/Z, ahol Z a vákuum impedanciája, Z = √(μ/ε) = 377 Ohm
Így a numerikus együtthatós elektromágneses hullámegyenletek a következőképpen írhatók fel:
E_x = 1,210^-4sin(2π210^16t - 2πz/perc) E_y = 0 E_z = 0 H_x = 0 H_y = 1,210^-4/377sin(2π210^16t - 2πz/perc) H_z = 0
ahol λ a hullámhossz, λ = c/f = 1,5*10^-8 m.
A szinusz (vagy koszinusz) négyzetének átlagos értéke egy periódus alatt 0,5, ami azt jelenti, hogy a mezőamplitúdó négyzetének átlagértéke egyenlő a maximális érték felével, azaz:
Az
Így ennek az elektromágneses hullámnak az elektromos és mágneses mező amplitúdója 1,210^-4 V/m és 1.210^-4/377 T, és a fent megadott egyenletekkel írhatók le.
***