คุณสามารถอธิบายความแตกต่างระหว่างสนามไฟฟ้าที่แกว่งและสนามแม่เหล็กที่แกว่งได้ไหม

สนามไฟฟ้าที่แกว่งสั่น (Oscillating Electric Field) และสนามแม่เหล็กที่แกว่งสั่น (Oscillating magnetic field) เป็นส่วนประกอบสำคัญของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และพวกมันมีความเกี่ยวข้องและพึ่งพาซึ่งกันและกันในการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า รายละเอียดต่อไปนี้อธิบายถึงความแตกต่างระหว่างสนามไฟฟ้าที่แกว่งสั่นและสนามแม่เหล็กที่แกว่งสั่นรวมถึงการปฏิสัมพันธ์ของพวกมัน:

สนามไฟฟ้าที่แกว่งสั่น

คำนิยาม: สนามไฟฟ้าที่แกว่งสั่นคือสนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงอย่างสม่ำเสมอตามเวลาและพื้นที่ ในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ทิศทางและความแรงของสนามไฟฟ้าจะเปลี่ยนแปลงตามเวลาเป็นฟังก์ชันไซน์หรือโคไซน์

ลักษณะเฉพาะ

• ทิศทาง: ทิศทางของสนามไฟฟ้าที่แกว่งสั่นคงที่ โดยปกติแล้วจะตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

• ความเข้ม: ความเข้มของสนามไฟฟ้าที่แกว่งสั่นเปลี่ยนแปลงตามเวลา และความถี่ของการเปลี่ยนแปลงเท่ากับความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

• โพลาไรเซชัน: ทิศทางโพลาไรเซชันของสนามไฟฟ้าที่แกว่งสั่นกำหนดลักษณะโพลาไรเซชันของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งอาจเป็นโพลาไรเซชันเชิงเส้น โพลาไรเซชันวงกลม หรือโพลาไรเซชันวงรี

ผล

สนามไฟฟ้าที่แกว่งสั่นสามารถออกแรงต่ออนุภาคที่มีประจุทำให้มันเคลื่อนที่หรือเร่งความเร็ว ในกระบวนการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สนามแม่เหล็กที่แกว่งสั่นจะถูกสร้างขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้าที่แกว่งสั่น

สนามแม่เหล็กที่แกว่งสั่น

คำนิยาม: สนามแม่เหล็กที่แกว่งสั่นคือสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงอย่างสม่ำเสมอตามเวลาและพื้นที่ ในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ทิศทางและความแรงของสนามแม่เหล็กจะเปลี่ยนแปลงตามเวลาเป็นฟังก์ชันไซน์หรือโคไซน์

ลักษณะเฉพาะ

• ทิศทาง: ทิศทางของสนามแม่เหล็กที่แกว่งสั่นคงที่ โดยปกติแล้วจะตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และตั้งฉากกับทิศทางของสนามไฟฟ้าที่แกว่งสั่น

• ความเข้ม: ความเข้มของสนามแม่เหล็กที่แกว่งสั่นเปลี่ยนแปลงตามเวลา และความถี่ของการเปลี่ยนแปลงเท่ากับความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

• ความสัมพันธ์กับสนามไฟฟ้า: มีความสัมพันธ์คงที่ระหว่างความแรงของสนามแม่เหล็กที่แกว่งสั่นและความแรงของสนามไฟฟ้าที่แกว่งสั่น คือ E = cB เมื่อ c คือความเร็วของแสง

ฟังก์ชัน

สนามแม่เหล็กที่แกว่งสั่นสามารถออกแรง (แรงลอเรนซ์) ต่ออนุภาคที่มีประจุทำให้มันเคลื่อนที่หรือเร่งความเร็ว ในกระบวนการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า การเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กที่แกว่งสั่นจะสร้างสนามไฟฟ้าที่แกว่งสั่นใหม่

การปฏิสัมพันธ์ระหว่างสนามไฟฟ้าที่แกว่งสั่นและสนามแม่เหล็กที่แกว่งสั่น

กลไกการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

ในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่แกว่งสั่นมีทิศทางตั้งฉากกันและตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจายของคลื่น

การเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้าที่แกว่งสั่นนำไปสู่การสร้างสนามแม่เหล็กที่แกว่งสั่น และการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กที่แกว่งสั่นนำไปสู่การสร้างสนามไฟฟ้าที่แกว่งสั่นใหม่ การปฏิสัมพันธ์นี้ทำให้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเดินทางผ่านสุญญากาศได้

สมการแมกซ์เวลล์

กฎของฟาราเดย์ในสมการแมกซ์เวลล์บรรยายว่าสนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงจะสร้างสนามแม่เหล็ก:

∇×E=− ∂B/∂t

กฎของแอมเพียร์พร้อมการเพิ่มเติมของแมกซ์เวลล์ในสมการแมกซ์เวลล์บรรยายว่าสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงจะสร้างสนามไฟฟ้า:

∇×B=μ0ϵ0 ∂E/∂t

การประสานงานระหว่างสนามไฟฟ้าที่แกว่งสั่นและสนามแม่เหล็กที่แกว่งสั่น

ในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่สม่ำเสมอ มีความสัมพันธ์การประสานงานที่เข้มงวดระหว่างสนามไฟฟ้าที่แกว่งสั่นและสนามแม่เหล็กที่แกว่งสั่น:

ความสัมพันธ์เฟส

ในคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ความต่างเฟสระหว่างสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่แกว่งสั่นคือ 90° หรือ π/2 เรเดียน หมายความว่าเมื่อสนามไฟฟ้าอยู่ที่ค่าสูงสุด สนามแม่เหล็กจะเป็นศูนย์ และในทางกลับกัน

การโอนพลังงาน

พลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าถูกโอนสลับกันระหว่างสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก สร้างการแพร่กระจายคลื่น

สรุป

สนามไฟฟ้าที่แกว่งสั่นและสนามแม่เหล็กที่แกว่งสั่นเป็นสองส่วนประกอบพื้นฐานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งมีการปฏิสัมพันธ์กันในการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ตั้งฉากกัน และตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจายของคลื่น การเปลี่ยนแปลงของสนามไฟฟ้าที่แกว่งสั่นนำไปสู่การสร้างสนามแม่เหล็กที่แกว่งสั่น และการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กที่แกว่งสั่นนำไปสู่การสร้างสนามไฟฟ้าที่แกว่งสั่นใหม่ และการปฏิสัมพันธ์นี้ทำให้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถแพร่กระจายในสุญญากาศได้ กระบวนการนี้สามารถบรรยายโดยสมการแมกซ์เวลล์ และมีความสัมพันธ์เฟสที่เข้มงวดระหว่างสนามไฟฟ้าที่แกว่งสั่นและสนามแม่เหล็กที่แกว่งสั่น