Номер 2, страница 122, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

2. Как определить скорость распространения электромагнитной волны в вакууме и в среде?

2. Как определить скорость распространения электромагнитной волны в вакууме и в среде?

Скорость распространения электромагнитной волны определяется свойствами той среды, в которой она движется.

В вакууме:

Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме является одной из фундаментальных физических констант, обозначается буквой $\text{c}$ и называется скоростью света в вакууме. Её значение не зависит от системы отсчета, частоты или амплитуды волны. Теоретически она выводится из уравнений Максвелла и связана с электрической постоянной ($\epsilon_0$) и магнитной постоянной ($\mu_0$): $c = \frac{1}{\sqrt{\epsilon_0 \mu_0}}$

Здесь $\epsilon_0 \approx 8.854 \cdot 10^{-12}$ Ф/м — электрическая постоянная, а $\mu_0 = 4\pi \cdot 10^{-7}$ Гн/м — магнитная постоянная. Расчет по этой формуле дает значение, приблизительно равное $c \approx 299 792 458$ м/с (часто округляют до $3 \cdot 10^8$ м/с).

В среде:

При распространении в материальной среде (например, в воде, стекле или воздухе) скорость электромагнитной волны ($\text{v}$) становится меньше, чем в вакууме. Она зависит от диэлектрической проницаемости ($\epsilon$) и магнитной проницаемости ($\mu$) данной среды: $v = \frac{1}{\sqrt{\epsilon \mu}}$

На практике скорость в среде удобнее определять через абсолютный показатель преломления среды $\text{n}$. Этот показатель является безразмерной величиной и показывает, во сколько раз скорость света в вакууме больше, чем фазовая скорость света в данной среде. $v = \frac{c}{n}$

Следовательно, зная показатель преломления среды $\text{n}$, можно легко определить скорость распространения волны в ней. Сам показатель преломления зависит от относительной диэлектрической ($\epsilon_r$) и магнитной ($\mu_r$) проницаемостей среды: $n = \sqrt{\epsilon_r \mu_r}$. Для большинства веществ, не являющихся ферромагнетиками, $\mu_r \approx 1$, поэтому формула упрощается до $n \approx \sqrt{\epsilon_r}$.

Ответ: Скорость распространения электромагнитной волны в вакууме является константой $\text{c}$, вычисляемой по формуле $c = 1/\sqrt{\epsilon_0 \mu_0}$. Скорость в среде $\text{v}$ определяется по формуле $v = c/n$, где $\text{n}$ — абсолютный показатель преломления среды.