Энергетические характеристики

Одной из главных характеристик является энергия, переносимая электромагнитной волной

Плотность электромагнитной энергии  - энергия, заключенная в единице объема.

Поток энергии  - энергия протекающая через единичную поверхность в единицу времени.

Плотность потока   

Перенос энергии характеризуется вектором Умова-Пойтинга

Его направление показывает направление переноса энергии, а модуль - это плотность потока энергии, т.е. энергия переносимая в единицу времени, через единицу площади, перпендикулярной лучу.

Интенсивностью света называется среднее значение потока энергии в данной точке:

Усреднение берется потому, что вектор  колеблется с частотой 2w, и зарегистрировать такие колебания нельзя ни глазом, ни другим фотоприемником. Приборы регистрируют усредненный по времени световой поток, который и называется интенсивностью. Поскольку вектор Е однозначно определяет вектор H, то поток можно выразить только через напряженность электрического поля. Учитывая, что

Интенсивность света I пропорциональна квадрату амплитуды вектора E, или квадрату модуля вектора E₀.

Энергия электромагнитной волны связана с амплитудой колебаний, а распределение фазы позволяет определить направление распространения. Как направлены лучи? В изотропных средах лучи перпендикулярны волновым поверхностям. Зная расположение волновых поверхностей можно построить лучи и наоборот. Маленькое отверстие испускает сферическую волну. На больших расстояниях когда R значительно больше размеров источника волна будет сферической, а если кривизна мала то можно считать плоской. Энергия вдоль разных лучей может переноситься разная. В неоднородных средах где показатель преломления n=n(x,y,z), лучи искривляются, причем загибаются в сторону с большим n. Можно провести аналогию с эквипотенциальными поверхностями и линиями напряженности E. В однородной среде - прямые, в неоднородной (атмосфера, теплый воздух, стекловолокно) - искривленные.

Индикатриса излучения - диаграмма в полярной системе координат, указывающая интенсивность света, излучаемую в заданном направлении.