Номер 3, страница 209 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

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

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

Для электромагнитных волн, как и для любых других волн, справедливы фундаментальные соотношения, связывающие их ключевые характеристики.

Введем обозначения:

$\lambda$ (лямбда) – длина волны, то есть расстояние, которое волна проходит за один период.

$v$ – скорость распространения волны. В вакууме эта скорость равна скорости света $c \approx 3 \cdot 10^8$ м/с.

$T$ – период колебаний, время одного полного колебания векторов напряженности электрического и индукции магнитного полей.

$\nu$ (ню) или $f$ – частота колебаний, количество полных колебаний за единицу времени.

Основное соотношение связывает длину волны, скорость и период. Длина волны – это путь, пройденный волной за время, равное периоду:

$ \lambda = v \cdot T $

Для электромагнитной волны в вакууме, где $v = c$:

$ \lambda = c \cdot T $

Период и частота – взаимно обратные величины:

$ \nu = \frac{1}{T} $

Если подставить выражение для периода ($T = 1/\nu$) в формулу для длины волны, мы получим соотношение, связывающее длину волны, скорость и частоту:

$ \lambda = \frac{v}{\nu} $

Или для вакуума:

$ \lambda = \frac{c}{\nu} $

Из этих формул также следует, что скорость волны можно выразить как:

$ v = \lambda \cdot \nu $

Ответ: Для электромагнитных волн справедливы следующие соотношения: $\lambda = v \cdot T$; $\nu = 1/T$; $\lambda = v/\nu$, где $\lambda$ – длина волны, $v$ – скорость ее распространения (в вакууме $v=c$), $T$ – период, а $\nu$ – частота колебаний.

4. Как должна двигаться заряженная частица, чтобы она излучала электромагнитные волны?

Излучение электромагнитных волн происходит только тогда, когда заряженная частица движется с ускорением. Рассмотрим разные виды движения:

1. Покоящийся заряд. Создает вокруг себя только постоянное во времени электростатическое поле. Излучения нет.

2. Заряд, движущийся прямолинейно и равномерно (с постоянной скоростью). Создает постоянные электрическое и магнитное поля, которые перемещаются вместе с зарядом. Излучения также не происходит.

3. Заряд, движущийся с ускорением. Только в этом случае происходит излучение электромагнитных волн. Ускорение — это любое изменение вектора скорости, то есть изменение его величины (модуля) или направления.

Примерами ускоренного движения являются:

- колебательное движение заряда (как в передающей антенне);

- движение заряда по криволинейной траектории, например, по окружности (даже если модуль скорости постоянен);

- любое неравномерное прямолинейное движение (разгон или торможение).

Физическая причина заключается в том, что ускоренное движение заряда создает переменное электромагнитное поле. Переменное электрическое поле порождает переменное магнитное, которое, в свою очередь, порождает переменное электрическое. Этот процесс, поддерживая сам себя, распространяется в пространстве в виде электромагнитной волны, уносящей энергию от источника.

Ответ: Чтобы заряженная частица излучала электромагнитные волны, она должна двигаться с ускорением, то есть её скорость должна меняться либо по величине, либо по направлению, либо и то, и другое одновременно.