Номер 4, страница 57 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

4. Какая величина называется плотностью потока электромагнитного излучения? Какова ее формула?

Какая величина называется плотностью потока электромагнитного излучения?

Плотностью потока электромагнитного излучения, также известной как интенсивность излучения, является физическая величина, которая определяется как количество энергии электромагнитного излучения, проходящее через единицу площади поверхности, перпендикулярной направлению распространения, за единицу времени. Эта величина показывает, насколько концентрирован поток энергии в данной точке пространства. Векторная величина, модуль которой равен плотности потока энергии, а направление совпадает с направлением переноса энергии, называется вектором Пойнтинга.

Ответ: Плотностью потока электромагнитного излучения называется энергия, переносимая электромагнитной волной за единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения волны.

Какова ее формула?

Плотность потока электромагнитного излучения, обозначаемая как $I$ или $S$, является модулем вектора Пойнтинга $\vec{S}$. Вектор Пойнтинга определяется через векторное произведение векторов напряженности электрического поля $\vec{E}$ и напряженности магнитного поля $\vec{H}$:

$ \vec{S} = [\vec{E} \times \vec{H}] $

Таким образом, формула для плотности потока (интенсивности) имеет вид:

$ I = S = |[\vec{E} \times \vec{H}]| $

В случае плоской электромагнитной волны в вакууме векторы $\vec{E}$ и $\vec{H}$ перпендикулярны друг другу и направлению распространения. В этом случае модуль векторного произведения равен произведению модулей векторов:

$ I = E H $

где $E$ и $H$ — мгновенные значения модулей напряженностей. Так как в волне поля изменяются по гармоническому закону, на практике часто используют среднее за период значение интенсивности $\langle I \rangle$:

$ \langle I \rangle = \frac{1}{2} E_m H_m $

где $E_m$ и $H_m$ — амплитудные значения напряженностей. Единица измерения плотности потока излучения в СИ — Ватт на квадратный метр (Вт/м²).

Ответ: Формула для плотности потока электромагнитного излучения: $ I = |[\vec{E} \times \vec{H}]| $. Для частного случая плоской волны: $ I = EH $.