Свойства электромагнитных волн

Слайд 1. Свойства электромагнитных волн

Физика, 11 класс: от теории к практическому применению

Слайд 2. Природа электромагнитной волны

Электромагнитная волна — это система периодически изменяющихся электрического и магнитного полей, распространяющихся в пространстве.

Главные особенности:

1. Источник — ускоренно движущиеся заряды.

2. Волна является поперечной: векторы $\vec{E}$ и $\vec{B}$ перпендикулярны друг другу и направлению распространения.

3. Для распространения не требуется упругая среда (могут идти в вакууме).

Слайд 3. Основные свойства волн

Поглощение — преобразование энергии волны во внутреннюю энергию вещества.

Отражение — возвращение волны в первую среду при падении на границу раздела.

Преломление — изменение направления луча при переходе в другую среду.

Дифракция — огибание волнами препятствий, размеры которых соизмеримы с длиной волны.

Интерференция — наложение волн, при котором происходит перераспределение энергии в пространстве.

Поляризация — выделение колебаний только в одной плоскости (доказывает поперечность).

Слайд 4. Скорость и среда

Скорость всех электромагнитных волн в вакууме одинакова и является фундаментальной константой: $c\approx 3\cdot 10^8$ м/с. Это максимально возможная скорость во Вселенной.

При переходе в среду скорость уменьшается: $v=c/n$, где $n$ — показатель преломления. Частота волны при этом остается неизменной, а длина волны $\lambda$ уменьшается.

Слайд 5. Сравнение скоростей ЭМВ (тыс. км/с)

График показывает, как оптическая плотность среды замедляет распространение электромагнитных колебаний относительно скорости света в вакууме.

Слайд 6. Отражение и преломление

Эти свойства лежат в основе всей современной оптики.

Закон отражения: угол падения равен углу отражения. Это позволяет нам видеть себя в зеркале.

Закон преломления: отношение синусов углов падения и преломления есть величина постоянная для двух сред. Благодаря этому работают линзы в очках, камерах смартфонов и телескопах.

Слайд 7. Единая шкала излучений

Слайд 8. Поляризация в нашей жизни

Антибликовые очки: Поляризационные линзы отсекают свет, отраженный от горизонтальных поверхностей (воды, капота машины).

3D-кинотеатры: Картинки для левого и правого глаза поляризованы под разными углами, что создает объем.

ЖК-экраны: Работа монитора основана на повороте плоскости поляризации света жидкими кристаллами.

Слайд 9. Вопросы для обсуждения

1. Почему звук может огибать углы зданий (дифракция), а свет — нет в обычных условиях?

2. Почему в грозу мы сначала видим вспышку молнии, а только потом слышим гром?

3. Как знание о преломлении света помогает рыбакам правильно целиться в рыбу под водой?

4. Будет ли работать мобильная связь на Луне, где нет атмосферы?

Слайд 10. Подведем итоги

Электромагнитные волны — это поперечные волны, переносящие энергию.

Скорость света в вакууме ($c$) — предел скорости в природе.

Все ЭМВ обладают общими свойствами: отражением, преломлением, интерференцией и др.

Поперечность волны подтверждается явлением поляризации.

Свойства волн зависят от их частоты и среды, в которой они распространяются.