Lahko razložite razliko med nihanjučim električnim poljem in nihanjučim magnetnim poljem?

Nihanjujo električno polje (Oscillating Electric Field) in nihanjujoče magnetno polje (Oscillating magnetic field) sta pomembna sestavina elektromagnetne valovne, ki sta med seboj povezana in odvisna v procesu širjenja elektromagnetnega vala. Nadalje podrobno opisuje razliko med nihanjujočim električnim in nihanjujočim magnetnim poljem ter njunimi interakcijami:

Nihanjujoče električno polje

Definicija: Nihanjujoče električno polje je električno polje, ki se periodično spreminja s časom in prostorom. V elektromagnetnih valovih se smer in moč električnega polja spreminja s časom kot sinusna ali kosinusna funkcija.

Posebnosti

• Smer: Smer nihanjujočega električnega polja je fiksna, običajno pravokotna na smer širjenja elektromagnetnega vala.

• Intenziteta: Intenziteta nihanjujočega električnega polja se spreminja s časom, njegova frekvenca pa je enaka frekvenci elektromagnetnega vala.

• Polarizacija: Smer polarizacije nihanjujočega električnega polja določa polarizacijske značilnosti elektromagnetnega vala, ki lahko so linearna polarizacija, krožna polarizacija ali eliptična polarizacija.

Učinek

Nihanjujoče električno polje lahko izvaja silo na nabito delce, kar jih povzroči, da se gibljejo ali pospešujejo. V procesu širjenja elektromagnetnega vala bo sprememba nihanjujočega električnega polja generirala nihanjujoče magnetno polje.

Nihanjujoče magnetno polje

Definicija: Nihanjujoče magnetno polje je magnetno polje, ki se periodično spreminja s časom in prostorom. V elektromagnetnih valovih se smer in moč magnetnega polja tudi spreminja s časom kot sinusna ali kosinusna funkcija.

Posebnosti

• Smer: Smer nihanjujočega magnetnega polja je fiksna, običajno pravokotna na smer širjenja elektromagnetnega vala in pravokotna na smer nihanjujočega električnega polja.

• Intenziteta: Intenziteta nihanjujočega magnetnega polja se spreminja s časom, frekvenca te spremembe pa je tudi enaka frekvenci elektromagnetnega vala.

• Odnos z električnim poljem: Med močjo nihanjujočega magnetnega polja in močjo nihanjujočega električnega polja obstaja fiksni sorazmeren odnos, to jeDano E =c dano B dano, kjer je c hitrost svetlobe.

Funkcije

Nihanjujoča magnetna polja lahko izvajajo silo (Lorentzova sila) na nabite delce, kar jih povzroči, da se gibljejo ali pospešujejo.V procesu širjenja elektromagnetnega vala bo sprememba nihanjujočega magnetnega polja ustvarila novo nihanjujoče električno polje.

Interakcija med nihanjujočim električnim poljem in nihanjujočim magnetnim poljem

Mehanizem širjenja elektromagnetnega vala

V elektromagnetnih valovih sta nihanjujoče električno in magnetno polje pravokotna drug na drugega in pravokotna na smer širjenja vala.

Sprememba nihanjujočega električnega polja povzroči nastanek nihanjujočega magnetnega polja, sprememba nihanjujočega magnetnega polja pa povzroči nastanek novega nihanjujočega električnega polja. Ta interakcija omogoča elektromagnetnim valom, da se širijo skozi vakuum.

Maxwellove enačbe

Faradayev zakon v Maxwellovih enačbah opiše, kako spreminjanje električnega polja povzroči nastanek magnetnega polja:

 ∇×E=− ∂B/∂t

Ampèrov zakon z Maxwellovo dodatkom v Maxwellovih enačbah opiše, kako spreminjanje magnetnega polja ustvari električno polje:

∇×B=μ0ϵ0 ∂E/∂t

Sinhronizacija med nihanjujočim električnim poljem in nihanjujočim magnetnim poljem

V enakomernih elektromagnetnih valovih obstaja strogi sinhronizacijski odnos med nihanjujočim električnim poljem in nihanjujočim magnetnim poljem:

Fazni odnos

V elektromagnetnih valovih je fazna razlika med nihanjujočim električnim in magnetnim poljem 90∘ ali π/2 radianov. To pomeni, da ko je električno polje na maksimumu, je magnetno polje natanko nič, in obratno.

Prenos energije

Energija elektromagnetnega vala se prenese naprimer med električnim in magnetnim poljem, kar tvori valovno širjenje.

Zaključek

Nihanjujoče električno polje in nihanjujoče magnetno polje sta dva osnovna sestavina elektromagnetnega vala, ki se med seboj med širjenjem elektromagnetnega vala medsebojno vplivajo, pravokotno drug na drugega in pravokotno na smer širjenja vala. Sprememba nihanjujočega električnega polja povzroči nastanek nihanjujočega magnetnega polja, sprememba nihanjujočega magnetnega polja pa nov nihanjujoče električno polje, ta interakcija omogoča elektromagnetnemu valu, da se širi v vakuumu. Proces se lahko podrobno opiše z Maxwellovimi enačbami, med nihanjujočim električnim in nihanjujočim magnetnim poljem pa obstaja strog fazni odnos.