Вектор Умова Пойнтинга

k

S

z

y

x

vdt

H

E

рис

 

                  Вектор Умова-Пойнтинга

 

Среднее значение вектора Умова-Пойнтинга равно

Интенсивность I волны (излучения) или плотность потока энергии это количество ΔW энергии переносимые волной в среднем за единицу времени через единицу площадки, перпендикулярную направлению распространения волны (иногда в интервале частот, внутри единичного телесного угла и т.д.)

 

Сложение колебаний

5.5.1 Сложение взаимно перпенди­кулярных колебаний

Рассмотрим результат сложения двух гармонических колебаний одинаковой часто­ты w, происходящих во взаимно перпенди­кулярных направлениях вдоль осей х и у. Для простоты начало отсчета выберем так, чтобы начальная фаза первого колебания была равна нулю:

Разность фаз обоих колебаний равна j, a и b — амплитуды складываемых колебаний.

Уравнение траектории результирующего колебания находится исключением из выражений (параметра t. Записывая складываемые колебания в виде

                      

и заменяя во втором уравнении  на  и  на , получим после несложных преобразований

 

Получим уравнение эллипса, оси которого ориентированы относительно координатных осей произвольно:

                        0<φ<π

Так как траектория результирующего колебания имеет форму эллипса, то такие колебания называются эллиптически поляризованными.

Ориентация осей эллипса и его размеры зависят от амплитуд складываемых колебаний и разности фаз j. Рассмотрим некоторые частные случаи, представляющие физический интерес:

1)j=mp (m=0,±1,±2,..). В данном случае эллипс вырождается в отрезок

прямой

у=±(В/А)х, где знак плюс соответствует нулю и четным значениям т (рис. 205, a), a знак минус — нечетным значениям т (рис. 205, б). Результирующее колебание является гармоническим колебанием с частотой w и амплитудой , совершающимся вдоль прямой, составляющей с осью х угол j=

В данном случае имеем дело с линейно поляризованными колебаниями.

 

В данном случае уравнение примет вид

Это уравнение эллипса, оси которого со­впадают с осями координат, а его полуоси равны соответствующим амплитудам (рис.206). Кроме того, если А=В, то эллипс (145.4) вырождается в окружность. Такие колебания называются циркулярно поляризованными колебаниями или колебаниями, поляризованными по кругу.

Если частоты складываемых взаимно перпендикулярных колебаний различны, то замкнутая траектория результирующего колебания довольно сложна. Замкнутые траектории, прочерчиваемые точкой, совершающей одновременно два взаимно перпендикулярных колебания, называются фигурами Лиссажу. Форма этих кривых зависит от соотношения амплитуд, частот и разности фаз складываемых колебаний. На рис. 207 представлены фигуры Лиссажу для различных соотношений частот (указаны слева) и разностей фаз (указаны вверху).

Отношение частот складываемых колебаний равно отношению числа пересечений фигур Лиссажу с прямыми, параллельными осям координат. По виду фигур можно определить неизвестную частоту по известной или определить отношение частот складываемых колебаний. Поэтому анализ фигур Лиссажу — широко используемый метод исследования соотношений частот и разности фаз складываемых колебаний, а также формы колебаний.