- CHƯƠNG 5 – SÓNG ĐIỆN TỪ Dao động là một dạng chuyển động thường gặp trong đời sống.. - Phương trình Măcxoen. - Sự tồn tại của sóng điện từ. - Những tính chất của sóng điện từ. - Sóng điện từ phẳng đơn sắc. - Năng lượng của sóng điện từ. - Thí nghiệm Lebedeev, thang sóng điện từ.. - Sự phản xạ và khúc xạ của sóng điện từ, định luật phản xạ và khúc xạ. - PHƯƠNG TRÌNH SÓNG MĂCXOEN. - Các phương trình Macxoen của trường điện từ: (1). - E: véc tơ cường độ điện trường. - D: véc tơ cảm ứng điện (điện dịch). - H: véc tơ cường độ từ trường. - B: véc tơ và cảm ứng từ.. - J: véc tơ mật độ dòng điện. - Từ phương trình Măcxoen suy ra sự tồn tại của sóng điện từ: Trong môi trường không dẫn (không có dòng điện và không chứa các điện tích tự do):. - Hệ phương trình Măcxoen:. - Thay(5.2) và (5.3) vào phương trình:. - Thay (6.1) vào phương trình:. - E và H thỏa mãn phương trình truyền sóng → Điện từ trường lan truyền trong không gian (trong chân không hoặc trong chất điện môi đồng tính đẳng hướng) tạo thành sóng điện từ. - Vận tốc sóng điện từ là F/m – hằng số điện. - Giá trị trùng với vận tốc ánh sáng → Điện từ trường biến đổi lan truyền trong môi trường với vận tốc: n – triết suất của môi trường. - điện từ trường biến đổi điều hòa theo thời gian tạo thành sóng điện từ, với vận tốc hữu hạn. - Vận tốc truyền sóng điện từ v c vận tôc truyền ánh sáng → giả thiết rằng ánh sáng là sóng điện từ. - NHỮNG TÍNH CHẤT CỦA SÓNG ĐIỆN TỪ. - Sóng điện từ:. - là sóng ngang: tại mỗi điểm trong khoảng không gian có sóng điện từ, phương của các véctơ dao động (E và H) đều vuông góc với phương truyền sóng. - Vận tốc truyền sóng điện từ trong môi trường đồng chất và đẳng hướng là: Trong đó:. - hằng số điện môi của môi trường. - n – triết suất tuyệt đối của môi trường. - Chứng minh: sóng điện từ là sóng ngang. - Xét sóng điện từ phẳng lan truyền theo trục Ox, mặt sóng phẳng (vuông góc với trục Ox). - Từ phương trình (7.2) ta có:. - Từ 2 phương trình (11) và 12 suy ra:. - SÓNG ĐIỆN TỪ PHẲNG ĐƠN SẮC. - Sóng điện từ phẳng đơn sắc là sóng điện từ có những đặc tính sau:. - Các véc tơ E và H có phương không thay đổi. - Trong môi trường nhất định, sóng điện từ luôn có bước sóng xác định. - Hai véc tơ E và H luôn luôn vuông góc với nhau. - Hai véc tơ E và H luôn luôn dao động cùng pha:. - Tại M trên trục Ox ta có pt của sóng điện từ phẳng đơn sắc sau:. - NĂNG LƯỢNG CỦA SÓNG ĐIỆN TỪ. - Bản chất sóng điện từ là trường điện từ biến thiên.. - Năng lượng sóng điện từ là năng lượng trường điện từ.. - Năng lượng này định xứ trong không gian có sóng điện từ.. - Mật độ năng lượng của sóng điện từ, véctơ Umốp pointing. - Mật độ năng lượng theo thể tích tại mỗi điểm trong trường điện từ: w = wđ + wt Trong môi trường không có xenhet điện và sắt từ.. - Đối với sóng điện từ phẳng đơn sắc: Suy ra,. - v là vận tốc lan truyền sóng điện từ trong môi trường.. - Năng thông sóng điện từ. - Năng thông sóng điện từ đặc trưng cho sự truyền năng lượng sóng điện từ: có trị số bằng năng lượng truyền qua một diện tích S nào đó trong một đơn vị thời gian.. - Mật độ năng thông (mật độ dòng năng lượng) sóng điện từ:. - Véc tơ Umốp - pôinting: đặc trưng cho sự truyền năng lượng của sóng điện từ một cách đầy đủ. - véc tơ mật độ dòng năng lượng. - Cường độ sóng điện từ. - Cường độ J sóng điện từ: đại lượng có trị số bằng mật độ năng thông trung bình theo thời gian tại một điểm.. - Kết luận: Cường độ sóng điện từ tỷ lệ với bình phương biên độ của cường độ điện trường hay cường độ từ trường.. - Áp suất sóng điện từ. - Thực nghiệm chứng tỏ rằng khi sóng điện từ truyền đi gặp một vật dẫn sẽ tác dụng một áp lực lên vật đó.. - Giá trị trung bình của lực tác dụng lên một đơn vị diện tích của bề mặt vật dẫn chính là áp suất sóng điện từ p.. - Giải thích một cách định tính áp lực của sóng điện từ lên bề mặt vật dẫn:. - Biểu thức của Macxwell tính áp suất sóng điện từ truyền đến mặt vật dẫn theo phương vuông góc với mặt đó. - mật độ năng lượng trung bình của sóng điện từ. - k - hệ số phản xạ sóng điện từ của mặt vật dẫn. - vật dẫn hoàn toàn phản xạ sóng điện từ. - vật dẫn hoàn toàn hấp thụ sóng điện từ. - Công thức Macxwell đối với trường hợp sóng điện từ truyền theo phương hợp với phương pháp tuyến bề mặt vật dẫn một góc. - Theo thuyết lượng tử: sóng điện từ là một dòng phôtôn, áp dụng định luật bảo toàn động lượng trong quá trình va chạm của phôtôn vào mặt ngoài của vật thể, cũng nhận được kết quả như trên. - Vì ánh sáng cũng là sóng điện từ, do đó áp lực của ánh sáng lên mặt vật dẫn cũng tính theo công thức trên.. - THÍ NGHIỆM CỦA LEBEDEEV, THANG SÓNG ĐIỆN TỪ. - Bằng thực nghiệm đã khám phá và đo áp suất của ánh sáng lên vật rắn (1900) và khí và chứng minh được nó tuân theo công thức của Macxwell cho sóng điện từ:. - Sinh viên tự nghiên cứu thang sóng điện từ (SGK tr 127, Dao động &. - ĐỊNH LUẬT PHẢN XẠ VÀ KHÚC XẠ SÓNG ĐIỆN TỪ. - Chiết suất của môi trường. - Chiết suất tuyệt đối của môi trường: đối với môi trường không có tính sắt từ. - là hằng số điện môi của môi trường. - là độ từ thẩm của môi trường. - Chiết suất tỷ đối của môi trường 2 đối với môi trường 1: (nếu. - Sóng điện từ phân cực phẳng tới gặp mặt phân cách giữa 2 môi trường 1 và 2:. - Độ lớn của các véc tơ sóng: 1 và 2 là bước sóng của môi trường 1 và 2. - Từ phương trình (19):. - N - nguồn sóng điện từ phát sóng có tần số 0 và bước sóng 0 = c/0. - Theo nguyên lý tương đối, trong hệ K sóng điện từ cũng phải là sóng cầu có tâm ở O với tần số góc và số sóng k=/c. - Trong mặt phẳng xOy phương trình có dạng:. - Công thức (27): biến đổi tần số khi nguồn phát sóng điện từ N chuyển động với vận tốc v (hợp với phương quan sát góc. - Gọi T’=T0 và T- chu kỳ dao động của trường điện từ trong hệ (chuyển động so với máy thu) và trong hệ K (đứng yên so với máy thu).