Номер 22.4, страница 112 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 22. Электромагнитные волны - номер 22.4, страница 112.

Условие.

22.4. Какова скорость электромагнитных волн?

Решение.

Скорость распространения электромагнитных волн зависит от среды, в которой они распространяются. В вакууме эта скорость является постоянной и максимальной, в то время как в материальной среде она уменьшается.

В вакууме скорость электромагнитных волн — это фундаментальная физическая константа, обозначаемая буквой $\text{c}$. Она равна скорости света, и её точное значение составляет $c = 299 792 458$ м/с. Для большинства расчетов используется приближенное значение $c \approx 3 \cdot 10^8$ м/с. Эта скорость является предельной скоростью для передачи энергии и информации. Она не зависит от частоты (или длины волны) электромагнитной волны. Значение скорости света в вакууме следует из уравнений Максвелла и определяется через электрическую постоянную $\epsilon_0$ и магнитную постоянную $\mu_0$:

$c = \frac{1}{\sqrt{\epsilon_0 \mu_0}}$

При распространении в материальной среде (например, в воздухе, воде, стекле) скорость электромагнитных волн ($\text{v}$) становится меньше, чем в вакууме. Это замедление связано с взаимодействием электромагнитного поля волны с частицами вещества. Скорость в среде определяется ее абсолютной диэлектрической проницаемостью $\epsilon_a$ и абсолютной магнитной проницаемостью $\mu_a$:

$v = \frac{1}{\sqrt{\epsilon_a \mu_a}}$

Для характеристики замедления волны в среде используется показатель преломления $\text{n}$, который показывает, во сколько раз скорость света в вакууме больше скорости в данной среде: $n = \frac{c}{v}$. Поскольку для любой среды $n > 1$, то $v < c$. Показатель преломления связан со свойствами среды через формулу $n = \sqrt{\epsilon \mu}$, где $\epsilon$ и $\mu$ — относительные диэлектрическая и магнитная проницаемости. Для большинства прозрачных материалов (диэлектриков) $\mu \approx 1$, поэтому $n \approx \sqrt{\epsilon}$.

Ответ: Скорость электромагнитных волн в вакууме является фундаментальной физической константой, равной скорости света $c \approx 3 \cdot 10^8$ м/с. В любой материальной среде (например, в воде, стекле, воздухе) скорость электромагнитных волн меньше, чем в вакууме, и зависит от диэлектрической и магнитной проницаемостей этой среды.