Номер 5, страница 65 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

5. Как можно определить направление распространения электромагнитной волны?

Направление распространения электромагнитной волны можно определить, зная направления векторов напряженности электрического поля $\vec{E}$ и индукции магнитного поля $\vec{B}$ в любой точке пространства, через которую проходит волна.

Ключевым свойством электромагнитной волны является то, что она поперечная. Это означает, что колебания векторов напряженности электрического поля $\vec{E}$ и индукции магнитного поля $\vec{B}$ происходят во взаимно перпендикулярных плоскостях, и обе эти плоскости перпендикулярны направлению распространения волны.

Направление распространения волны совпадает с направлением потока энергии, которое описывается вектором Пойнтинга (также известным как вектор Умова-Пойнтинга). Этот вектор обозначается как $\vec{S}$ и определяется через векторное произведение векторов $\vec{E}$ и $\vec{H}$ (напряженность магнитного поля):

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

Поскольку в изотропной среде векторы $\vec{B}$ и $\vec{H}$ сонаправлены ($\vec{B} = \mu \mu_0 \vec{H}$), направление вектора Пойнтинга $\vec{S}$ совпадает с направлением векторного произведения $[\vec{E} \times \vec{B}]$. Таким образом, зная направления векторов $\vec{E}$ и $\vec{B}$, можно однозначно определить направление распространения волны.

Для нахождения направления векторного произведения используется правило правого винта (буравчика) или правило правой руки.

• Правило правого винта (буравчика): Если рукоятку буравчика вращать от вектора $\vec{E}$ к вектору $\vec{B}$ по кратчайшему пути (на угол менее 180o ), то направление поступательного движения острия буравчика укажет направление распространения волны (направление вектора $\vec{S}$).
• Правило правой руки: Если расположить четыре пальца правой руки по направлению вектора $\vec{E}$ так, чтобы вектор $\vec{B}$ входил в ладонь, или согнуть пальцы в направлении от $\vec{E}$ к $\vec{B}$, то отогнутый на 90o большой палец укажет направление распространения электромагнитной волны.

Таким образом, векторы $\vec{E}$, $\vec{B}$ и вектор скорости распространения волны $\vec{v}$ (или вектор Пойнтинга $\vec{S}$) в любой момент времени образуют правую тройку векторов, то есть они связаны правилом правой руки.

Ответ: Направление распространения электромагнитной волны определяется с помощью правила правой руки (или правила буравчика) для векторного произведения $[\vec{E} \times \vec{B}]$. Если известны направления вектора напряженности электрического поля $\vec{E}$ и вектора магнитной индукции $\vec{B}$, то направление их векторного произведения укажет направление распространения волны.