Математическая модель электромагнитной волны

Простейшая математическая модель электромагнитной волны имеет вид так называемой плоской монохроматической волны. Поля тоской волны зависят только от времени и одной пространственной координаты, вдоль которой она движется. С учетом запаздывания гармоническое колебание, описывающее монохроматическую плоскую волну (любой физической природы), которая движется вдоль оси z, имеет вид.

Из повседневной практики вы знаете, что запаздывание во времени движущегося объекта однозначно связано с пройденным расстоянием. Волна за время, равное периоду колебания Т, проходит путь равный.

Эту величину называют длиной волны. Наблюдая за волнами, набегающими на берег, вы без труда определите длину волны, как расстояние между её гребнями. Для электромагнитных волн все было бы так же, если бы мы могли видеть электрическое или магнитное поле.

Запаздывание гармонического колебания во времени можно преобразовать в запаздывание по фазе.

Движение волны в пространстве можно изобразить в виде векторной диаграммы так же, как мы это делали выше. Если волна пройдет расстояние, равное длине волны, то вектор на рис. 5.1 совершит полный оборот (сравни рис. 4.2 и рис 5.1).

Рис. 5.1. Векторная диаграмма электромагнитной волны

Распространение электромагнитных волн сопровождается несколькими чрезвычайно важными явлениями, которые во многом определили, и определяют принципы их практического использования. Поскольку свет является частным случаем электромагнитных волн, то эти явления впервые наблюдали и исследовали в оптике. Именно поэтому они излагаются в школьном курсе физики. Однако волны разной физической природы обладают схожими свойствами и поэтому явления, о которых пойдет речь, имеют аналоги, например, в акустике.