Номер 6, страница 256 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Глава 3. Световые явления. Электромагнитные волны. Параграф 52. Электромагнитное поле. Электромагнитные волны. Ответь на вопросы - номер 6, страница 256.

Условие.

6. Какие физические величины периодически меняются в электромагнитной волне?

Решение.

Решение 2.

В электромагнитной волне происходят периодические во времени и пространстве колебания характеристик электромагнитного поля. Основными физическими величинами, которые периодически меняются, являются:

• Напряженность электрического поля (вектор $\vec{E}$). Это силовая характеристика электрического поля.

• Индукция магнитного поля (вектор $\vec{B}$). Это силовая характеристика магнитного поля.

Колебания векторов $\vec{E}$ и $\vec{B}$ происходят в одинаковой фазе (синфазно) и во взаимно перпендикулярных плоскостях. При этом оба вектора перпендикулярны направлению распространения волны, что означает, что электромагнитные волны являются поперечными.

Вследствие колебаний полей, также периодически изменяются и связанные с ними величины, такие как:

• Плотность энергии электрического поля: $w_E = \frac{\varepsilon_0 E^2}{2}$

• Плотность энергии магнитного поля: $w_B = \frac{B^2}{2\mu_0}$

• Плотность потока электромагнитной энергии (описывается вектором Пойнтинга $\vec{S}$).

Ответ: В электромагнитной волне периодически меняются напряженность электрического поля ($\vec{E}$) и индукция магнитного поля ($\vec{B}$).

7. Основные соотношения связывают длину волны ($\lambda$), ее период ($T$), частоту ($\nu$) и скорость распространения ($v$).

Длина волны — это расстояние, которое волна проходит за один период колебаний. Следовательно, она связана со скоростью распространения и периодом следующим образом:

$ \lambda = v \cdot T $

где:

$\lambda$ – длина волны (в метрах, м),

$v$ – скорость распространения волны в данной среде (в метрах в секунду, м/с),

$T$ – период колебаний (в секундах, с).

Частота колебаний $\nu$ является величиной, обратной периоду: $\nu = \frac{1}{T}$. Подставив это соотношение в предыдущую формулу, получим связь между длиной волны, скоростью и частотой:

$ \lambda = \frac{v}{\nu} \quad $ или $ \quad v = \lambda \cdot \nu $

где $\nu$ – частота колебаний (в герцах, Гц).

Для электромагнитных волн, распространяющихся в вакууме, скорость распространения $v$ равна скорости света $c$ (приблизительно $3 \cdot 10^8$ м/с). В этом важном частном случае формула принимает вид:

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

Ответ: Длина волны $\lambda$ связана с ее скоростью распространения $v$ и периодом $T$ соотношением $\lambda = v \cdot T$, а с частотой $\nu$ — соотношением $\lambda = v / \nu$. Для электромагнитных волн в вакууме $\lambda = c / \nu$, где $c$ — скорость света.