Задача по оптике В вакууме распространяется плоская электромагнитная волна с вектором напряженности магнитного поля \vec {H}_{0} = {-0,2; 0; 0} мА/м и круговой частотой ω = 5,8·1015 Гц Определите максимальное значение объемной плотности энергии волны Wmax.

Предыдущий
вопрос Следующий
вопрос

Для определения максимального значения объемной плотности энергии волны воспользуемся формулой:

W = (1/2) ε E^2 + (1/2) μ H^2,

где W - объемная плотность энергии, ε - диэлектрическая проницаемость вакуума, E - вектор напряженности электрического поля, μ - магнитная проницаемость вакуума, H - вектор напряженности магнитного поля.

Так как мы знаем только вектор напряженности магнитного поля H, то можно сначала найти напряженность электрического поля E из уравнения связи между ними в вакууме:

E = c * H,

где c - скорость света в вакууме, c = 3 * 10^8 м/с.

Подставляем данные:

E = 3 10^8 (-0.2) = -6 * 10^7 В/м.

Теперь можно рассчитать максимальное значение объемной плотности энергии Wmax:

Wmax = (1/2) ε E^2 + (1/2) μ H^2 = (1/2) ε (E^2 + c^2 H^2) = (1/2) (8.85 10^-12) ((-6 10^7)^2 + (3 10^8)^2 * (-0.2)^2) = 0.631 Дж/м^3.

Итак, максимальное значение объемной плотности энергии волны составляет 0,631 Дж/м^3.