מופשט צפיפות שטף קרינה אלקטרומגנטית. צפיפות שטף קרינה אלקטרומגנטית - היפרמרקט ידע

גלים אלקטרומגנטיים מוקרנים נושאים איתם אנרגיה. למאפייני האנרגיה של הקרינה יש תפקיד חשוב, שכן הם קובעים את ההשפעות של מקורות הקרינה על המקלטים שלה.

שקופית 2

גלים אלקטרומגנטיים

קיומם של גלים אלקטרומגנטיים נחזה תיאורטית על ידי הפיזיקאי האנגלי הגדול ג'יי מקסוול ב-1864. מקסוול ניתח את כל חוקי האלקטרודינמיקה הידועים באותה תקופה ועשה ניסיון ליישם אותם על שדות חשמליים ומגנטיים משתנים בזמן. הוא הפנה את תשומת הלב לאסימטריה של הקשר בין תופעות חשמליות למגנטיות. מקסוול הציג את הרעיון של שדה חשמלי מערבולת לפיזיקה והציע פרשנות חדשה לחוק האינדוקציה האלקטרומגנטית שהתגלה על ידי פאראדיי ב-1831: כל שינוי בשדה המגנטי יוצר שדה חשמלי מערבולת בחלל שמסביב, שקווי הכוח שלו. סגורים.

שקופית 3

מקסוול שיער את קיומו של התהליך ההפוך: שדה חשמלי משתנה בזמן מייצר שדה מגנטי במרחב שמסביב.

ההשערה של מקסוול. שדה חשמלי משתנה יוצר שדה מגנטי חוק האינדוקציה האלקטרומגנטית בפרשנותו של מקסוול השערה זו הייתה רק הנחה תיאורטית שלא הייתה לה אישור ניסוי, אולם, על בסיסה, הצליח מקסוול לרשום מערכת עקבית של משוואות המתארות את התמורות ההדדיות של שדות חשמליים ומגנטיים, כלומר מערכת המשוואות של השדות האלקטרומגנטיים (משוואות מקסוול).

שקופית 4

מספר מסקנות חשובות נובעות מהתיאוריה של מקסוול:

ישנם גלים אלקטרומגנטיים, כלומר שדה אלקטרומגנטי המתפשט במרחב ובזמן. גלים אלקטרומגנטיים הם רוחביים - הוקטורים מאונכים זה לזה ונמצאים במישור המאונך לכיוון התפשטות הגל גל אלקטרומגנטי סינוסואידי (הרמוני). הוקטורים B, E ו-V מאונכים זה לזה ל-I.

שקופית 5

גלים אלקטרומגנטיים מתפשטים בחומר במהירות סופית

כאן ε ו-μ הם החדירות הדיאלקטרית והמגנטית של החומר, ε0 ו-μ0 הם הקבועים החשמליים והמגנטיים: ε0 = 8.85419 10-12 F/m, μ0 = 1.25664 10-6 H/m. אורך הגל λ בגל סינוסואידי קשור למהירות υ של התפשטות הגל על ​​ידי היחס λ = υT = υ / f, כאשר f הוא תדירות התנודות של השדה האלקטרומגנטי, T = 1 / f. מהירות גלים אלקטרומגנטיים בוואקום (ε = μ = 1): מהירות התפשטות c של גלים אלקטרומגנטיים בוואקום היא אחד הקבועים הפיזיקליים הבסיסיים. מסקנתו של מקסוול לגבי מהירות ההתפשטות הסופית של גלים אלקטרומגנטיים עמדה בסתירה לתיאוריה ארוכת הטווח שאומצה באותה תקופה, שבה ההנחה הייתה שמהירות ההתפשטות של שדות חשמליים ומגנטיים גדולה לאין שיעור. לכן, התיאוריה של מקסוול נקראת תיאוריית הטווח הקצר. II

שקופית 6

III

טרנספורמציות הדדיות של שדות חשמליים ומגנטיים מתרחשות בגל אלקטרומגנטי. תהליכים אלו נמשכים בו זמנית, והשדה החשמלי והמגנטי פועלים כ"שותפים" שווים. לכן, הצפיפות הנפחית של אנרגיה חשמלית ומגנטית שווה זו לזו: wе = wм. מכאן נובע שבגל אלקטרומגנטי, המודולים של אינדוקציה של השדה המגנטי B וחוזק השדה החשמלי E בכל נקודה בחלל קשורים בקשר

שקופית 7

IV

גלים אלקטרומגנטיים נושאים אנרגיה. כאשר גלים מתפשטים, נוצרת זרימה של אנרגיה אלקטרומגנטית. אם נבחר אזור S, בכיוון מאונך לכיוון התפשטות הגל, אז תוך זמן קצר Δt, תזרום בשטח אנרגיה ΔWem, שווה ל

שקופית 8

צפיפות השטף או עוצמת השטף I נקראת האנרגיה האלקטרומגנטית הנישאת על ידי הגל ליחידת זמן דרך פני השטח של יחידת שטח:

אם תחליף כאן את הביטויים של wе, wм ו-υ, נוכל לקבל: את זרימת האנרגיה בגל אלקטרומגנטי ניתן להגדיר באמצעות הווקטור I, שכיוונו עולה בקנה אחד עם כיוון התפשטות הגל, והמודלוס שווה ל-EB / μμ0. וקטור זה נקרא וקטור פוינטינג. בגל סינוסואידי (הרמוני) בוואקום, הערך הממוצע Iav של צפיפות שטף האנרגיה האלקטרומגנטית הוא כאשר E0 היא המשרעת של תנודות עוצמת השדה החשמלי. צפיפות שטף האנרגיה ב-SI נמדדת בוואטים למ"ר (W/m2).

שקופית 9

v.

עולה מהתיאוריה של מקסוול שגלים אלקטרומגנטיים חייבים להפעיל לחץ על גוף סופג או מחזיר. הלחץ של קרינה אלקטרומגנטית מוסבר על ידי העובדה שבהשפעת השדה החשמלי של הגל נוצרים זרמים חלשים בחומר, כלומר תנועה מסודרת של חלקיקים טעונים. זרמים אלו מושפעים מכוח האמפרה מהצד של השדה המגנטי של הגל, המופנה לעובי החומר. כוח זה יוצר את הלחץ שנוצר. בדרך כלל הלחץ של קרינה אלקטרומגנטית הוא זניח. כך, למשל, הלחץ של קרינת השמש המגיעה לכדור הארץ על משטח סופג לחלוטין הוא בערך 5 מיקרו-פא. הניסויים הראשונים לקביעת לחץ הקרינה על גופים משקפים ובולעים, אשר אישרו את מסקנת התיאוריה של מקסוול, בוצעו על ידי פ.נ.לבדב בשנת 1900. לניסויים של לבדב הייתה חשיבות רבה לאישור התיאוריה האלקטרומגנטית של מקסוול.

שקופית 10

קיומו של לחץ של גלים אלקטרומגנטיים מאפשר לנו להסיק שדחף מכני טבוע בשדה האלקטרומגנטי. התנע של השדה האלקטרומגנטי ביחידת נפח מתבטא על ידי היחס

כאשר wem היא הצפיפות הנפחית של האנרגיה האלקטרומגנטית, c היא מהירות התפשטות הגל בוואקום. הנוכחות של פולס אלקטרומגנטי מאפשרת לנו להציג את המושג מסה אלקטרומגנטית. לשדה ביחידת נפח מכאן: הקשר הזה בין המסה והאנרגיה של שדה אלקטרומגנטי ביחידת נפח הוא חוק אוניברסלי של הטבע. על פי תורת היחסות המיוחדת, היא נכונה לכל גופים, ללא קשר לטבעם ולמבנה הפנימי שלהם. לפיכך, לשדה האלקטרומגנטי יש את כל התכונות של גופים חומריים - אנרגיה, מהירות התפשטות סופית, תנע, מסה. זה מצביע על כך שהשדה האלקטרומגנטי הוא אחת מצורות הקיום של החומר.

שקופית 11

VI.

האישור הניסיוני הראשון לתיאוריה האלקטרומגנטית של מקסוול ניתן כ-15 שנים לאחר יצירת התיאוריה בניסויים של ג'י הרץ (1888). הרץ לא רק הוכיח בניסוי את קיומם של גלים אלקטרומגנטיים, אלא לראשונה החל לחקור את תכונותיהם - בליעה ושבירה במדיות שונות, השתקפות ממשטחי מתכת וכו'. הוא הצליח למדוד את אורך הגל ומהירות ההתפשטות של גלים אלקטרומגנטיים, אשר התברר כשווה למהירות האור. הניסויים של הרץ מילאו תפקיד מכריע בהוכחה והכרה של התיאוריה האלקטרומגנטית של מקסוול. שבע שנים לאחר ניסויים אלה, גלים אלקטרומגנטיים מצאו שימוש בתקשורת אלחוטית (A. S. Popov, 1895).

שקופית 12

VII

ניתן לעורר גלים אלקטרומגנטיים רק על ידי מטענים הנעים במהירות. מעגלי DC, שבהם נושאי מטען נעים במהירות קבועה, אינם מקור לגלים אלקטרומגנטיים. בהנדסת רדיו מודרנית, קרינת הגלים האלקטרומגנטיים מופקת באמצעות אנטנות בעיצובים שונים, שבהן מתרגשים זרמי חילופין מהירים. המערכת הפשוטה ביותר הפולטת גלים אלקטרומגנטיים היא דיפול חשמלי קטן שמומנט הדיפול שלו p(t) משתנה במהירות עם הזמן. דיפול יסודי כזה נקרא דיפול הרציאני. בהנדסת רדיו, הדיפול הרציאני שווה ערך לאנטנה קטנה, שגודלה קטן בהרבה מאורך הגל λ דיפול יסודי המבצע תנודות הרמוניות

שקופית 13

ייצוג המבנה של גל אלקטרומגנטי הנפלט מדיפול כזה.

קרינה של דיפול יסודי יש לציין שהשטף המרבי של אנרגיה אלקטרומגנטית מוקרן במישור המאונך לציר הדיפול. דיפול אינו מקרין אנרגיה לאורך צירו. הרץ השתמש בדיפול אלמנטרי כאנטנה משדרת וקליטה בהוכחה נסיונית לקיומם של גלים אלקטרומגנטיים.

שקופית 14

תודה לך על תשומת הלב!

הצג את כל השקופיות

כעת נעבור לבחינת המאפיינים והמאפיינים של גלים אלקטרומגנטיים. אחד המאפיינים של גלים אלקטרומגנטיים הוא צפיפות הקרינה האלקטרומגנטית.

חשבו על משטח עם שטח S שדרכו גלים אלקטרומגנטיים נושאים אנרגיה.

צפיפות שטף הקרינה האלקטרומגנטית I היא היחס בין האנרגיה האלקטרומגנטית W העוברת בזמן t דרך משטח מאונך לקרניים עם שטח S, למכפלת השטח S והזמן t.

צפיפות שטף הקרינה, ב-SI, מתבטאת בוואטים למ"ר (W/m 2). לפעמים כמות זו נקראת עוצמת הגל.

לאחר סדרה של טרנספורמציות, נקבל ש- I = w c.

כלומר, צפיפות שטף הקרינה שווה למכפלת צפיפות האנרגיה האלקטרומגנטית ומהירות ההתפשטות שלה.

נפגשנו יותר מפעם אחת באידיאליזציה של מקורות קבלה אמיתיים בפיזיקה: נקודה חומרית, גז אידיאלי וכו'. כאן ניפגש עם עוד אחד.

מקור קרינה נחשב למקור נקודתי אם מידותיו קטנות בהרבה מהמרחק שבו נאמדת השפעתו. בנוסף, ההנחה היא שמקור כזה שולח גלים אלקטרומגנטיים לכל הכיוונים באותה עוצמה.

הבה נבחן את התלות של צפיפות שטף הקרינה במרחק למקור.

האנרגיה שגלים אלקטרומגנטיים נושאים איתם מופצת על פני משטח גדול יותר ויותר לאורך זמן. לכן, האנרגיה המועברת דרך יחידת שטח ליחידת זמן, כלומר, צפיפות שטף הקרינה, יורדת עם המרחק מהמקור. ניתן לברר את התלות של צפיפות שטף הקרינה במרחק למקור על ידי הצבת מקור נקודתי במרכז כדור בעל רדיוס ר.שטח הפנים של הכדור S= 4 n R^2. אם נניח שהמקור לכל הכיוונים בזמן t מקרין אנרגיה W

צפיפות שטף הקרינה ממקור נקודתי יורדת ביחס הפוך לריבוע המרחק למקור.

הבה נבחן כעת את התלות בתדר של צפיפות שטף הקרינה. כידוע, קרינת גלים אלקטרומגנטיים מתרחשת במהלך תנועה מואצת של חלקיקים טעונים. עוצמת השדה החשמלי והאינדוקציה המגנטית של גל אלקטרומגנטי הם פרופורציונליים לתאוצה אפולטים חלקיקים. תאוצה הרמונית פרופורציונלית לריבוע של התדר. לכן, עוצמת השדה החשמלי והאינדוקציה המגנטית פרופורציונלית לריבוע התדר

צפיפות האנרגיה של השדה החשמלי פרופורציונלית לריבוע של עוצמת השדה. האנרגיה של השדה המגנטי פרופורציונלית לריבוע של האינדוקציה המגנטית. צפיפות האנרגיה הכוללת של השדה האלקטרומגנטי שווה לסכום צפיפות האנרגיה של השדות החשמליים והמגנטיים. לכן, צפיפות שטף הקרינה פרופורציונלית ל: (E^2+B^2). מכאן נקבל ש-I הוא פרופורציונלי ל-w^4.

גלים אלקטרומגנטיים נושאים אנרגיה מחלק אחד של החלל לאחר. העברת האנרגיה מתבצעת לאורך הקרניים - קווים דמיוניים המציינים את כיוון התפשטות הגל. מאפיין האנרגיה החשוב ביותר של גלים אלקטרומגנטיים הוא צפיפות שטף הקרינה. דמיינו פלטפורמה עם שטח S, הממוקמת בניצב לקרניים. נניח שבזמן t הגל מעביר דרך אזור זה אנרגיה W. במילים אחרות, צפיפות שטף הקרינה היא האנרגיה המועברת דרך יחידת שטח (מאונך לקרניים) ליחידת זמן; או, שהוא זהה, הוא כוח הקרינה המועבר דרך אזור בודד. היחידה למדידת צפיפות שטף הקרינה היא W/m2. צפיפות שטף הקרינה קשורה בקשר פשוט לצפיפות האנרגיה של השדה האלקטרומגנטי. אנו קובעים אזור S, בניצב לקרניים, ומרווח זמן קצר t. אנרגיה תעבור באתר: W = ISt. אנרגיה זו תתרכז בגליל עם שטח בסיס S וגובה ct, כאשר c היא מהירות הגל האלקטרומגנטי נפח גליל זה הוא: V = Sct. לכן, אם w היא צפיפות האנרגיה של השדה האלקטרומגנטי, אז עבור האנרגיה W נקבל גם: W = wV = wSct. השוואת החלקים הנכונים של הנוסחאות והפחתה לפי St, נקבל את היחס: I = wc. צפיפות שטף הקרינה מאפיינת, במיוחד, את מידת ההשפעה של קרינה אלקטרומגנטית על מקלטיה; כאשר הם מדברים על עוצמת הגלים האלקטרומגנטיים, הם מתכוונים בדיוק לצפיפות שטף הקרינה. שאלה מעניינת היא כיצד תלויה עוצמת הקרינה בתדירות שלה. תנו לגל אלקטרומגנטי להיפלט על ידי מטען המבצע תנודות הרמוניות לאורך ציר X לפי החוק x = x0 sin iet. התדר המחזורי w של תנודות המטען יהיה באותו זמן התדר המחזורי של הגל האלקטרומגנטי הנפלט. עבור המהירות והתאוצה של המטען, יש לנו: v = X = x0sh cos sht ו- a = v = -x0sh2 sin sht. כפי שאתה יכול לראות, a ~ w2. עוצמת השדה החשמלי והשראת השדה המגנטי בגל אלקטרומגנטי הם פרופורציונליים לתאוצת המטען: E ~ a ו-B ~ a. לכן, E ~ w2 ו-B ~ w2. צפיפות האנרגיה של השדה האלקטרומגנטי היא סכום צפיפות האנרגיה של השדה החשמלי וצפיפות האנרגיה של השדה המגנטי: w = wel + wMarH. צפיפות האנרגיה של השדה החשמלי, כידוע, פרופורציונלית לריבוע עוצמת השדה: w^ ~ E2. באופן דומה, אנו יכולים להראות כי wMarH ~ B2. מכאן ש- w^ ~ w4 ו- wMarH ~ w4, כך ש- w ~ w4. על פי הנוסחה, צפיפות שטף הקרינה פרופורציונלית לצפיפות האנרגיה: I ~ w. לכן, אני ~ shA. השגנו תוצאה חשובה: עוצמת הקרינה האלקטרומגנטית פרופורציונלית לחזק הרביעי של התדר שלה. תוצאה חשובה נוספת היא שעוצמת הקרינה יורדת עם הגדלת המרחק מהמקור. זה מובן: אחרי הכל, המקור מקרין לכיוונים שונים, וכשהוא מתרחק מהמקור, האנרגיה המוקרנת מתפזרת על פני שטח גדול יותר ויותר. קל להשיג את התלות הכמותית של צפיפות שטף הקרינה במרחק למקור עבור מה שנקרא מקור הקרינה הנקודתי. מקור קרינה נקודתי הוא מקור שניתן להזניח את מידותיו בתנאים של מצב נתון. בנוסף, מקור נקודתי נחשב כקרין שווה לכל הכיוונים. כמובן, מקור נקודתי הוא אידיאליזציה, אבל בבעיות מסוימות האידיאליזציה הזו עובדת מצוין. לדוגמה, כאשר חוקרים את קרינת הכוכבים, ניתן להתייחס אליהם כמקורות נקודתיים - אחרי הכל, המרחקים לכוכבים כל כך עצומים שאפשר להתעלם מהגדלים שלהם. במרחק r מהמקור, האנרגיה המוקרנת מפוזרת באופן אחיד על פני השטח של כדור ברדיוס r. נזכיר ששטח הכדור הוא S = 4nr2. אם עוצמת הקרינה של המקור שלנו שווה ל-P, אז האנרגיה W = Pt עוברת דרך פני הכדור בזמן t. בעזרת הנוסחה נקבל אז: = Pt = P 4 nr2t 4 nr2 לפיכך, עוצמת הקרינה של מקור נקודתי עומדת ביחס הפוך למרחק אליו. סוגי קרינה אלקטרומגנטית הספקטרום של גלים אלקטרומגנטיים רחב בצורה יוצאת דופן: ניתן למדוד את אורך הגל באלפי קילומטרים, והוא עשוי להיות פחות מפיקומטר. עם זאת, ניתן לחלק את כל הספקטרום הזה למספר טווחי אורכי גל אופייניים; בתוך כל טווח, לגלים אלקטרומגנטיים יש תכונות ושיטות קרינה דומות פחות או יותר.

צפיפות שטף הקרינה יכולה להשתנות לאורך כיווני קרינה מסוימים. כמות האנרגיה הנפלטת בכיוון /, שנקבעת על ידי זווית ty עם יחידת הנורמל לפני השטח n (איור 16.1) של השטח היסודי ליחידת זמן בתוך יחידת זווית המוצק היסודית 4o, נקראת צפיפות הקרינה הזוויתית.

צפיפות שטף הקרינה יכולה להשתנות לאורך כיווני קרינה מסוימים. כמות האנרגיה הנפלטת בכיוון מסוים /, שנקבעת על ידי הזווית r] עם יחידת הנורמלי לפני השטח n (איור 16 - 1) של השטח היסודי ליחידת זמן בתוך זווית המוצק היסודית do, נקראת הזווית. צפיפות הקרינה.

צפיפות שטף הקרינה פרופורציונלית לחזק הרביעי של התדר.

צפיפות שטף הקרינה E היא מאפיין אינטגרלי המתייחס לכל טווח אורכי הגל. הצפיפות הספקטרלית של שטף הקרינה EI dE / dhB מאפיינת את התפלגות אנרגיית הקרינה על פני אורכי גל.

צפיפות שטף הקרינה הנכנסת על המסך, E (עוצמת הארה או פשוט הארה) משתנה עקב הסטת הקרניים.

צפיפות שטף הקרינה נקבעת על ידי השטפים הישירים והמוחזרים. הערך של השטף המוחזר תלוי במרחק בין המקור למשטחים המשקפים.

צפיפות שטף הקרינה - כמות אנרגיית הקרינה העוברת ליחידת זמן דרך יחידת שטח פנים בתוך זווית מוצקה חצי כדורית.

צפיפות שטף הקרינה תלויה בזווית נפילת הגלים על פני הגוף, שכן עם עלייה בזווית הפגיעה, אותו שטף קרינה מתפזר על פני משטח גדול מתמיד.

צפיפות שטף הקרינה של גז בכללותו היא סכום צפיפות שטף הקרינה של כל הרצועות של הספקטרום שלו.

צפיפות שטף הקרינה של קרן לייזר מאופיינת ביחס בין הספק המוצא הכולל לאזור נקודת החימום במוקד. הגדלת צפיפות השטף ל-105–106 W/cm2 וחלוקתו על פני נקודת חימום בקוטר 025–05 מ"מ מובילה לתעלה צרה בשלב הנוזל, דרכה חודרת הקרינה לעומק החומר החתוך. הנוכחות של שלב זה במוצרי ההשמדה היא תכונה של עיבוד מתכת בלייזר. זה נראה מסובך למדי ויש לבנות אותו תוך התחשבות בתופעות תרמיות והידרודינמיות.

Efo היא צפיפות שטף הקרינה התואמת לזווית φ; dQ היא זווית המוצקה היסודית שמתחתיה נראה אזור יסודי מנקודה נתונה של הגוף המקרין על פני חצי כדור שבמרכזו נקודה זו; φ היא הזווית בין הנורמלי למשטח המקרין לבין כיוון הקרינה. עבור גופים אמיתיים חוק למברט מתקיים רק בקירוב.

Phnat היא הצפיפות של שטף קרינת הדליפה שפגע בנקודת הזיהוי לאחר שעבר לפחות חלק מהנתיב הראשוני שלו דרך המגן. בשיקול זה, לא נלקחים בחשבון חלקיקים או קוואנטות, שניתן להגדיר באופן מותנה את מסלול הפיזור שלהן כדלקמן: מקור - מילוי - הגנה - מילוי - גלאי. המשמעות היא שחומר המיגון יכול להיחשב כגוף שחור לחלוטין עבור הקרינה שנכנסה אליו מחומר המילוי.

הרעיון של צפיפות שטף הקרינה אינו קשור לשום רעיון של כיוון הקרינה, וכתוצאה מכך ערך זה נועד לאפיין פולטים בהירים באותה מידה בכל כיוון.

כַּרְטִיס

1) הקווים מציינים את כיווני ההתפשטות של גלים אלקטרומגנטיים. קווים מאונכים לפני השטח, שבכל הנקודות שבהם מתרחשות תנודות באותם שלבים, נקראים קרניים. ומשטחים אלו נקראים משטחי גל.

צפיפות שטף הקרינה האלקטרומגנטית היא היחס בין האנרגיה האלקטרומגנטית ∆W העוברת דרך פני שטח S בניצב לקרניים, בזמן ∆t, למכפלת S ב-∆t.
I = ∆W/(S*∆t)
יחידת מידה לצפיפות השטף המגנטי יחידות ה-SI הן וואט למ"ר (W/m^2). הבה נבטא את צפיפות השטף במונחים של מהירות ההתפשטות שלו וצפיפות האנרגיה האלקטרומגנטית.
קח משטח S בניצב לקרניים. הבה נבנה עליו גליל עם בסיס c*∆t.
כאן c היא מהירות התפשטות הגל האלקטרומגנטי. נפח גליל מחושב לפי הנוסחה:
∆V = S*c*∆t.
האנרגיה של השדה האלקטרומגנטי המרוכז בתוך הגליל תחושב לפי הנוסחה הבאה:
∆W = ∆V*ω.
כאן ω היא צפיפות האנרגיה האלקטרומגנטית. אנרגיה זו תעבור דרך הבסיס הימני של הגליל בזמן ∆t. נקבל את הנוסחה הבאה:
I = (ω*c*S*∆t)/(S*∆t) = ω*c.
האנרגיה תפחת ככל שתתרחק מהמקור. התבנית הבאה תהיה נכונה, התלות של צפיפות הזרם במרחק למקור. צפיפות שטף הקרינה המופנה ממקור נקודתי תקטן ביחס הפוך לריבוע המרחק למקור.
I = ∆W/(S*∆t) = (∆W/(4*pi∆t))*(1/R^2).
גלים אלקטרומגנטיים נפלטים במהלך תנועה מואצת של חלקיקים טעונים. במקרה זה, עוצמת השדה החשמלי ווקטור האינדוקציה המגנטי של הגל האלקטרומגנטי יהיו פרופורציונליים. האצת חלקיקים.
אם ניקח בחשבון תנודות הרמוניות, אז התאוצה תהיה פרופורציונלית ישירה לריבוע של התדר המחזורי. צפיפות האנרגיה הכוללת של השדה האלקטרומגנטי תהיה שווה לסכום צפיפות האנרגיה של השדה החשמלי והאנרגיה של השדה המגנטי.
לפי הנוסחה I = ω*c, צפיפות השטף פרופורציונלית לצפיפות האנרגיה הכוללת של השדה האלקטרומגנטי.

תלות של צפיפות שטף הקרינה במרחק למקור נקודתי.האנרגיה הנישאת על ידי גלים אלקטרומגנטיים מופצת על פני משטח גדול יותר ויותר לאורך זמן. לכן, האנרגיה המועברת דרך פני שטח בודד ליחידת זמן, כלומר, צפיפות שטף הקרינה, יורדת עם המרחק מהמקור.
הבה נמקם מקור נקודתי במרכז כדור עם רדיוס R. שטח הפנים של הכדור הוא S = 4 R 2 . אם נניח שהמקור לכל הכיוונים במהלך הזמן t מקרין את סך האנרגיה W, אז

צפיפות שטף הקרינה ממקור נקודתי יורדת ביחס הפוך לריבוע המרחק למקור.

תלות בתדר של צפיפות שטף הקרינה. פליטת גלים אלקטרומגנטיים מתרחשת במהלך תנועה מואצת של חלקיקים טעונים (ראה סעיף 48). חוזק השדה החשמלי והאינדוקציה המגנטית של גל אלקטרומגנטי הם פרופורציונליים להאצת החלקיקים המקרינים. תאוצה הרמונית פרופורציונלית לריבוע של התדר. לכן, חוזק השדה החשמלי והאינדוקציה המגנטית הם גם פרופורציונליים לריבוע של התדר:

2) סורג דיפרקציה - מכשיר אופטי שנועד לנתח את ההרכב הספקטרלי של קרינה אופטית. סורג עקיפה מורכב מאלפי חריצים צרים ומרווחים. עקב הפרעות, עוצמת האור העובר דרך סורג עקיפה שונה בכיוונים שונים. ישנם כיוונים נבחרים שבהם גלי אור מחריצים שונים של הסורג מתווספים בשלב, ומכפילים זה את זה. כאשר הסורג מואר באור מונוכרומטי, נצפו אלומות צרות בעוצמה גבוהה בפלט שלה. מכיוון שהכיוונים למקסימום ההפרעות תלויים באורך הגל, אור לבן העובר דרך סורג עקיפה יפוצל לאלומות רבות בצבעים שונים. בדרך זו נוכל לחקור את ההרכב הספקטרלי של האור. הביטוי למקסימום ההפרעות זהה עבור זוג חריצים וסריג עקיפה, אך במקרה האחרון המקסימום הוא הרבה יותר חד ואינטנסיבי, ומספק רזולוציה גבוהה במחקרים ספקטרוסקופיים.

דוגמה: אחת הדוגמאות הפשוטות והנפוצות ביותר של רשתות עקיפה רפלקטיביות בחיי היומיום היא תקליטור. על פני התקליטור - רצועה בצורת ספירלה עם גובה של 1.6 מיקרון בין הסיבובים. כשליש מרוחב (0.5 מיקרומטר) של מסילה זו תופסת על ידי שקע (זהו נתונים מוקלטים) המפזרת את האור הנכנס עליו, כשני שלישים (1.1 מיקרומטר) הוא מצע לא נגוע המחזיר אור.

3) תגובות תרמו-גרעיניות- תגובות היתוך (סינתזה) של גרעיני אור המתרחשים בטמפרטורות גבוהות. תגובות אלו נמשכות בדרך כלל עם שחרור אנרגיה, שכן בגרעין הכבד יותר שנוצר כתוצאה מההיתוך, הנוקלונים קשורים בצורה חזקה יותר, כלומר. יש, בממוצע, אנרגיית קישור גבוהה יותר מאשר בגרעינים המתמזגים הראשוניים. לאחר מכן משתחררת האנרגיה הקינטית העודפת של נוקלונים בצורה של האנרגיה הקינטית של תוצרי התגובה. השם "תגובות היתוך" משקף את העובדה שתגובות אלו מתרחשות בטמפרטורות גבוהות ( > 10 7 –10 8 K), כי לצורך מיזוג, גרעיני אור חייבים להתקרב זה לזה למרחקים השווים לרדיוס הפעולה של כוחות המשיכה הגרעיניים, כלומר. עד למרחקים של ≈10 -13 ס"מ. ומחוץ לאזור הפעולה של כוחות אלו, גרעינים בעלי מטען חיובי חווים דחיית קולומב. רק גרעינים שעפים זה לעבר זה במהירויות גבוהות יכולים להתגבר על הדחייה הזו, כלומר. נכלל בהרכב של מדיה מחוממת מאוד, או מואצת במיוחד.

תגובת ההיתוך הגרעיני מתחילה כאשר הגרעינים המתנגשים נמצאים באזור המשיכה הגרעינית ההדדית שלהם. כדי להתקרב כל כך, על הגרעינים המתנגשים להתגבר על הדחייה האלקטרוסטטית ההדדית ארוכת הטווח שלהם, כלומר. מחסום קולומב.

מחסום קולומב - לגרעיני האטום יש מטען חשמלי חיובי. במרחקים גדולים, המטענים שלהם יכולים להיות מסוככים על ידי אלקטרונים. עם זאת, כדי שהגרעינים יתמזגו, עליהם להתקרב למרחק שבו פועלת האינטראקציה החזקה. מרחק זה הוא בסדר גודל של הגרעינים עצמם והוא קטן פי כמה מגודלו של אטום. במרחקים כאלה, קליפות האלקטרונים של האטומים (גם אם נשמרו) כבר לא יכולות לסנן את המטענים של הגרעינים, ולכן הם חווים דחייה אלקטרוסטטית חזקה. עוצמת הדחייה הזו, בהתאם לחוק קולומב, עומדת ביחס הפוך לריבוע המרחק בין המטענים. במרחקים בסדר גודל של הגרעינים, עוצמת האינטראקציה החזקה, הנוטה לקשור אותם, מתחילה לעלות במהירות ונעשית גדולה יותר מדחיית הקולומב.