Центр масс теорема о движении центра масс. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции физический смысл массы

Среднее по времени значение абсолютной величины вектора плотности потока энергии называется интенсивностью волны:
I= 
где Т - период волны. Согласно этому определению, размерность и фи­зический смысл интенсивности те же, что и величины S. Подставим в формулу (11.39) выражение (11.35) для модуля вектора Умова - Пойн­тинга. После интегрирования получим

Интенсивность — плотность потока энергии (энергия в единицу времени через единицу площади).
(среднее по времени от вектора плотности потока энергии)
Связь интенсивности света с объемной плотностью энергии световой волны.
, где — фазовая скорость света, хотя казалось бы, должна быть групповая.
С учетом соотношения (11.37) будем иметь


Из этой формулы видно, что интенсивность электромагнитной волны пропорциональна квадрату амплитуды Е_т вектора напряженности элек­трического поля и показателю преломления среды:
Пусть плоская электромагнитная волна падает перпендикулярно на плоскость, разделяющую две среды с показателями преломления n₁ и п₂ (рис. 11.5). На границе раздела сред волна делится на две волны. Одна волна проходит через границу раздела из первой среды во вторую, а дру­гая отражается и движется в первой среде навстречу падающей волне. Напряженности электрического поля и волновые векторы в падающей, отраженной и прошедшей во вторую среду волн обозначим соответствен­но E₁ k₁ Е₁' к₁' и Е₂ к₂
Из уравнений Максвелла следует, что тангенциальные составляющие вектора Е напряженности электрического поля не изменяются при пе­реходе через границу раздела двух сред:

(11.41)
Направим ось х вдоль вектора Е₁. В таком случае это граничное условие принимает вид
E_Xl+ Е_Х1' = Е_Х2
(11.42)
где E_Xl, Е_Х1' и Е_Х2 - проекции на ось х векторов Е₁, Е₁', и Е₂ соответ­ственно. Сумма в левой части равенства (11.42) - напряженность элек­трического поля в первой среде. По принципу суперпозиции она равна сумме напряженностей полей падающей и отраженной волн.
n₁ Е₁, к₁' Е₁'

п₂ к₁ к₂. Е₂,
Рис. 11.5. Падение волны на границу раздела двух сред
В силу формулы (11.35) энергия, падающая за единицу времени на единицу площади, пропорциональна показателю преломления и квадрату напряженности электрического поля волны:
S~nE².
Учитывая это соотношение, запишем равенство

(11.43)
которое означает, что плотность потока энергии падающей волны равна сумме плотностей потоков энергии отраженной и прошедшей во вторую среду волн. Из уравнения (11.42) найдем, что
Е_Х1'=Е_Х2-Е_Х1. (11.44)
Исключив величину Е_Х1' из (11.43) при помощи этой формулы, придем к равенству
n₁ E_x1² = n₁(Е_х2 -E_Xl)² + n₂ E_x2² .
Отсюда следует, что напряженность Е_Х2 электрического поля в волне, прошедшей во вторую среду, связана напряженностью Е_Х1 поля в пада­ющей волне соотношением
E_x2 =(2n₁/(n₁ +n₂)) E_x1 (11.45)
Подставив (11.45) в (11.44), получим

(11.46)
Формулы (11.45) и (11.46) определяют связь между напряженностями электрического поля падающей, отраженной и прошедшей волн.
Если первая среда является оптически менее плотной, т.е. n₁ < n₂, то из формулы (11.46) следует, что проекции Е_Х1' и E_X1 имеют разные знаки. Это означает, что при отражении волны вектор напряженности электрического поля меняет направление на противоположное, т.е. век­торы Е₁' и Е₁ на границе раздела направлены в разные стороны. Так как cos (φ+ π) = - cosφ, изменение направления вектора Е можно ин­терпретировать как результат изменения фазы на π, что эквивалентно уменьшению (или увеличению) длины светового луча на величину λ/2. Поэтому это явление носит название "потеря" полволны. При п₁ > п₂ векторы Е₁' и Е₁ совпадают по направлению.
4. ^{ВОЛНОВАЯ ОПТИКА}
12. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ
12.1. Сложение волн
Теоретически и экспериментально установлено, что электромагнит­ные волны распространяются в пространстве со скоростью света. На основании этого и многих других фактов пришли к заключению, что ви­димый свет есть электромагнитные волны. В этом и следующих разделах будут рассмотрены такие оптические явления, как интерференция, ди­фракция и поляризация, в которых свет проявляет свои волновые свой­ства.
Если две или несколько волн накладываются друг на друга в какой-то области пространства, то при определенных условиях возникает явление интерференции. В одних точках пространства наблюдается усиление ко­лебаний, в других точках - их ослабление. В случае интерференции све­товых волн на экране, помещенном в области их наложения, возникает так называемая интерференционная картина, т.е. на экране наблюдает­ся чередование темных и светлых пятен или полос.
Электромагнитную волну можно рассматривать как совокупость со­гласованных колебаний векторов напряженности электрического и маг­нитного полей в различных точках пространства. Пусть в некоторой области пространства распространяются две гармонические электромаг­нитные волны одной и той же частоты и. Эти волны можно описать по­средством зависимостей напряженностей электрических полей этих волн от времени и координат:

= E₂(t,r).
Согласно принципу суперпозиции напряженность электрического поля в
Произвольной точке Р пространства равна сумме напряженности полей,
создаваемых различными источниками электромагнитного излучения:
E = E₁ + E₂ . (12.2)
Предположим, что векторы E₁ и Е₂ в точке Р направлены вдоль одной прямой.
Тогда их проекции на эту прямую можно записать так:
E₁= A₁ cos(wt + φ₁), Е₂= A₂ cos(wt + φ₂), (12.3)
где A₁ и А₂ - амплитуды гармонических колебаний, создаваемых рассма­триваемыми гармоническими волнами в точке Р; φ₁ и φ₂ - начальные фазы этих колебаний.