Номер 5, страница 153 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 5. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 30. Гипотеза Максвелла. Электромагнитные волны. Вопросы - номер 5, страница 153.

Условие.

5. Какие физические величины характеризуют электромагнитную волну? Какие соотношения между длиной волны, её скоростью, периодом и частотой колебаний справедливы для электромагнитных волн?

Решение.

Какие физические величины характеризуют электромагнитную волну?

Электромагнитную волну, представляющую собой распространяющееся в пространстве переменное электромагнитное поле, характеризуют следующие основные физические величины. Во-первых, это величины, описывающие колебательные процессы в волне: частота ($ν$) – число колебаний в единицу времени, и период ($\text{T}$) – время одного полного колебания. Во-вторых, это пространственные и скоростные характеристики: длина волны ($λ$) – расстояние между двумя ближайшими точками волны, колеблющимися в одной фазе, и скорость распространения ($\text{v}$), которая в вакууме равна скорости света $\text{c}$. Специфическими характеристиками именно электромагнитной волны являются векторы напряженности электрического поля $\vec{E}$ и магнитной индукции $\vec{B}$, которые колеблются во взаимно перпендикулярных плоскостях и перпендикулярно направлению распространения волны. Также волну характеризуют амплитуда (максимальные значения полей $E_{max}$ и $B_{max}$), энергия и интенсивность.

Ответ: Основными физическими величинами, характеризующими электромагнитную волну, являются частота ($ν$), период ($\text{T}$), длина волны ($λ$), скорость распространения ($\text{v}$), а также векторы напряженности электрического поля ($\vec{E}$) и магнитной индукции ($\vec{B}$).

Какие соотношения между длиной волны, её скоростью, периодом и частотой колебаний справедливы для электромагнитных волн?

Основные характеристики электромагнитной волны — длина волны ($λ$), скорость её распространения ($\text{v}$), период ($\text{T}$) и частота ($ν$) — связаны между собой следующими соотношениями. Период и частота являются взаимно обратными величинами, что выражается формулой $T = 1/ν$. Длина волны — это расстояние, которое волна проходит за один период, поэтому она равна произведению скорости на период: $\lambda = v \cdot T$. Если подставить в эту формулу выражение для периода через частоту, получим связь между длиной волны, скоростью и частотой: $\lambda = v/ν$. Из этого соотношения следует, что скорость распространения волны равна произведению её длины на частоту: $v = \lambda \cdot \nu$. Поскольку в вакууме все электромагнитные волны распространяются со скоростью света $\text{c}$, для вакуума эти формулы принимают вид: $\lambda = c \cdot T$ и $c = \lambda \cdot \nu$.

Ответ: Для электромагнитных волн справедливы следующие соотношения: $T = 1/ν$, $\lambda = v \cdot T$, $\lambda = v/ν$, $v = \lambda \cdot \nu$. В вакууме скорость $\text{v}$ заменяется на скорость света $\text{c}$.