- ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ
- ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ
-
- взаимосвязанные колебания электрич. (E) и магн. ( Н )полей, составляющих единое эл.-магн. поле. Распространение Э. к. происходит в виде эл.-магн. волн. Э. к. представляют собой дискретную совокупность фотонов, и только при очень большом числе фотонов их можно рассматривать как непрерывный процесс.
Различают вынужденные Э. к., поддерживаемые внеш. источниками, и собственные колебания, существующие и без них. В неогранич. пространстве, а также в ограниченных системах с потерями энергии (диссипативных) возможны собств. Э. к. с непрерывным спектром частот. Пространственно ограниченные консервативные (без потерь энергии) системы имеют дискретный спектр собств. частот, причём каждой частоте соответствует один или неск. независимых типов колебаний (мод). Напр., между двумя отражающими плоскостями в вакууме, отстоящими друг от друга на расстояние l, возможны только синусоидальные Э. к. с круговыми частотами wn = np с/l, где п - целое число. Собств. колебания имеют вид синусоидальных стоячих волн, в к-рых колебания векторов Е и Н сдвинуты во времени на Т/4 ( Т=2p/w- период колебаний), а пространственные распределения их амплитуд смещены на l/4 (l = cT- длина волны), так что максимумы (пучности) Е совпадают с нулями (узлами) Н, и наоборот. В таких Э. к. энергия в среднем не переносится в пространстве, но внутри каждого четвертьволнового участка между узлами полей происходит независимая от др. участков периодич. перекачка электрич. энергии в магнитную и обратно.
Представление Э. к. в виде суперпозиции мод с дискретным или непрерывным спектром допустимо для любой сложной системы проводников и диэлектриков, если поля, токи, заряды в них связаны между собой линейными соотношениями. В квазистационарных системах, размеры к-рых <<l, области, где преобладают электрич. или магн. поля, могут быть пространственно разделены и сосредоточены в отд. элементах: Е- в ёмкостях С, Н- в индуктив-ностях L. Типичный пример системы с сосредоточенными параметрами - колебат. контур, где происходят колебания зарядов на обкладках конденсаторов и токов в катушках самоиндукции. Э. к. в огранич. консервативных системах с распределёнными параметрами С и L имеют дискретный спектр собств. частот.
В средах эл.-магн. поле взаимодействует с заряж. частицами (электронами, ионами), создавая индуцир. токи. Токи проводимости обусловливают потери энергии и затухание Э. к.; токи, связанные с поляризацией и намагниченностью среды, определяют значения её диэлектрич. и магн. прони-цаемостей, а также скорость распространения в ней эл.-магн. волн и спектр собств. частот Э. к. Если индуцир. токи зависят от Е и Н нелинейно, то период, форма и др. характеристики Э. к. зависят от их амплитуд; при этом принцип суперпозиции недействителен и может происходить перекачка энергии Э. к. от одних частот к другим (см. Нелинейная оптика). На этом основаны принципы работы большинства генераторов, усилителей и преобразователей частоты Э. к.
Возбуждение Э. к. в устройствах с сосредоточенными параметрами, как правило, осуществляется путём прямого подключения к ним генераторов, в ВЧ-устройствах с распределёнными параметрами - при помощи элементов связи (вибраторов, петель связи, рамок, отверстий и др.), а в оптич, устройствах-применением линз, призм, отражающих полупрозрачных зеркал и т. д.
Лит.: Горелик Г. С., Колебания и волны, 2 изд., М., 1959; Парселл Э., Электричество и магнетизм, пер. с англ., 3 изд., М., 1983; Крауфорд Ф., Волны, пер. с англ., 3 изд., М., 1984.
М. А. Миллер, Л. А. Островский.
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.
.
