Wirtualne laboratorium/Fizyka/Fale elektromagnetyczne/Struktura fali EM — pola E i B

Struktura fali EM — pola E i B

Fala elektromagnetyczna to sprzężone drgania pola elektrycznego E i pola magnetycznego B. Oba są wzajemnie prostopadłe i prostopadłe do kierunku rozchodzenia się fali (to fala poprzeczna), drgają w zgodnej fazie, a ich stosunek E/B = c. Fala EM nie potrzebuje ośrodka. Zmień amplitudę pola.

Struktura fali EM — pola E i B
Fizyka · Fale elektromagnetyczne · Struktura fali EM (FIZ.EM)
Amplituda pola E0E_06.0 V/m
Długość fali λ\lambda3.0 j.
Pola E i B w fali elektromagnetycznej są względem siebie…
pole E₀
6.0 V/m
długość fali λ
3.0 j.
pole B₀
20.0 nT
E / B
3.00×10⁸ m/s
🎯 Wyzwanie: trafuj pole B₀
seria: 0

Dam Ci docelowe pole magnetyczne — dobierz amplitudę E₀ tak, by je uzyskać. B₀ = E₀/c.

Co się właśnie stało?

Fala EM to sprzężone drgania pola elektrycznego EE i magnetycznego BB. Pole E drga w jednej płaszczyźnie (tu: pionowo), pole B w płaszczyźnie do niej prostopadłej (w głąb), a oba są prostopadłe do kierunku ruchu fali.

Orientacja pól:

E⊥B⊥v⃗E\perp B\perp \vec{v}

Wektory E, B i kierunek ruchu v⃗\vec{v} tworzą trójkę wzajemnie prostopadłą. Dlatego fala EM jest falą poprzeczną — pola drgają w poprzek kierunku, w którym fala się rozchodzi.

Zgodna faza i stały stosunek:

c=EBc=\frac{E}{B}

Pola E i B osiągają maksima i zera w tych samych chwilach — drgają w zgodnej fazie. Ich stosunek jest stały i równy prędkości światła c≈3⋅108 m/sc \approx 3\cdot 10^8\,\text{m/s}, więc gdy rośnie E, w tej samej proporcji rośnie B.

Czy fala EM potrzebuje ośrodka?

Nie. W przeciwieństwie do dźwięku fala elektromagnetyczna nie potrzebuje ośrodka — zmienne pole E wytwarza pole B i odwrotnie, więc fala „napędza się sama” i rozchodzi się także w próżni (np. światło ze Słońca).

Po co Ci to na maturze:

Klasyczne pytania: jak zorientowane są E i B (prostopadle, w zgodnej fazie), czy fala jest poprzeczna (tak), czy potrzebuje ośrodka (nie) oraz relacja E/B=cE/B=c. Chwyt: narysuj trójkę E⊥B⊥v⃗E\perp B\perp \vec{v} i pamiętaj o zgodnej fazie.

Zapamiętaj: w fali EM E ⊥ B ⊥ kierunek ruchu, oba pola drgają w zgodnej fazie, a E/B = c. To fala poprzeczna, która rozchodzi się nawet w próżni.

Model poglądowy · Wirtualne laboratorium NexTutor

Spodobał Ci się eksperyment? Udostępnij go.

Jest darmowy — podeślij znajomym ze szkoły.

Teoria i wzory

Struktura fali EM

Pole elektryczne EE i magnetyczne BB drgają prostopadle do siebie i oba prostopadle do kierunku ruchu — to fala poprzeczna. Drgają w zgodnej fazie.

Kluczowe związki

EB=c,c=1ε0μ0\dfrac{E}{B} = c, \qquad c = \dfrac{1}{\sqrt{\varepsilon_0\mu_0}} Fala EM nie potrzebuje ośrodka — rozchodzi się także w próżni.

Oznaczenia: EE — natężenie pola elektrycznego, BB — indukcja magnetyczna, cc — prędkość światła, ε0\varepsilon_0 — przenikalność elektryczna, μ0\mu_0 — magnetyczna próżni.

Uczysz? Umieść ten eksperyment na swojej stronie.

Darmowy widget — wklej na stronę szkoły, bloga lub notatki. Linkuje do pełnej wersji.

Uczysz w klasie albo korepetujesz? Prowadź uczniów w NexTutor →

Najczęstsze pytania

›

Czy fala EM potrzebuje ośrodka?

Nie — rozchodzi się także w próżni. To odróżnia ją od fal mechanicznych (dźwięku), które wymagają ośrodka.

›

Jak zorientowane są pola?

Pole E i pole B są prostopadłe do siebie i oba prostopadłe do kierunku ruchu fali. Drgają zgodnie w fazie.

›

Czemu to fala poprzeczna?

Bo drgania pól zachodzą w kierunkach prostopadłych do kierunku rozchodzenia się fali (a nie wzdłuż niego).

Teoria (klasa): FIZ.3.4.1 → Lekcja maturalna: FIZ.M.6.3 →

Powiązane eksperymenty

Obwód drgający LC — emisja fal →Polaryzacja światła →Widmo fal elektromagnetycznych →Prędkość fal EM w ośrodku — załamanie →