1

FIZICĂFIZIFIZICCĂĂUnde electromagneticeUnde electromagnetice

Teoria electromagnetica a luminiiTeoria electromagnetica a luminii

ş.l. dr. Marius COSTACHE

2

Unda electromagnetică: � undă transversală� transportă energie electromagnetică� se propagă în vid cu viteza:

UNDE ELECTROMAGNETICE

Def Câmpul electromagnetic = ansamblu de câmpuri electrice şi magnetice variabile în timp, care se generează reciproc.

Def Unda electrromagnetică = ansamblu de variaţii ale câmpurilor electric şi magnetic care se propagă în spaţiu.

Er

Br

cr

sm8

00

1031

⋅==µε

c

Obs: Viteza undelor em. într-un mediu oarecare:n

c

rr

===µµεεεµ

00

11v

n= indicele de refracţie al mediului

3

Spectrul Undelor electromagnetice

4

Spectrul vizibil

620–750 nmroşu

590–620 nmorange

570–590 nmgalben

495–570 nmverde

450–495 nmalbastru

380–450 nmviolet

Lungimea de undăCuloare

Spectrul continuu al luminii naturale

5

Unde electromagnetice armonice progresive

Sursa: La distanţa z de sursă:

BcE =

6

Unde electromagnetice armonice progresive

BcE =În orice punct din mediul de propagare:

Def: Lungimea de undă:

νλ

cTc ==

Def: Numărul de undă:λ

π2=k

Obs: a) c = viteza undelor em. în vid

b) în orice alt mediu, viteza undelor em. este v < c

n

c

rr

===µµεεεµ

00

11v

7

Energia Undelor electromagnetice

Energia undelor em. este egală cu suma dintre energia câmpului electric şi energia câmpului magnetic.

Densitatea de energie electromagnetică: )(

2

1 22HEw µε +=

Def. Vectorul Poynting :

�are modulul egal cu fluxul de energie em. transportată de

undă: S = w c

� este perpendicular pe vectorii E şi B

�are aceeaşi direcţie cu direcţia de propagare a undei

HESrrr

×=

Obs Fluxul de energie = enegia transportată / unitatea de suprafaţă normală şi unitatea de timp

8

Unde sferice

Sursele punctiforme emit unde care se propagă în toate direcţiile. Frontul de undă este de formă sferică.

Amplitudinea undei sferice scade cu distanţa r faţă de sursa S

)sin(

)sin(

0

0

rktr

BB

rktr

EE

rr

rr

⋅−=

⋅−=

ω

ω

Obs Undele sferice se amortizează cu distanţa, datorită scăderii în amplitudine !

S

9

I. Interferenţa luminii

)sin(),(

)sin(),(

2022

1011

rktEtrE

rktEtrE

−=

−=

ω

ω

2sin

2cos2sinsin

bababa

+−=+

Dispozitivul lui Young

21,EEE

Prez+=

( )12

2rr −=∆

λ

πϕ

În punctul P funcţiile de undă ale celor două unde sunt:

iar defazajul:

Teoria electromagnetică macroscopică a luminii

10

Interferenţa luminii

Dispozitivul lui Young

11

I I . D i f r a c ţ i a l u m i n i i

Principiul lui Huygens

12

I I . D i f r a c ţ i a l u m i n i i

Reţeaua de difracţie

Condiţia de maxim luminos în P: λα nd =sin

13

III. Ghidul de undã

Componentele undei electromagnetice la trecerea prin ghidul de undă

14

IV. Polarizarea luminii

Undă electromagnetică cu diverse grade de polarizare

a) nepolarizată b) parţial polarizată c) liniar polarizată

15

IV. Polarizarea luminii

Polarizarea luminii transmise

prin polarizor

16

IV. Polarizarea luminiiPolarizarea luminii soarelui prin difuzie

pe o moleculă din atmosferă

17

BIBLIOGRAFIE� F. BARVINSCHI – “Fizică Generală”,

Ed. Orizonturi Universitare, Timişoara, 2004

www.et.upt.ro>CATEDRE>BFI>CadreDidactice>BarvinschiF>DownloadStudenţi

� M. CRISTEA, D. POPOV, F. BARVINSCHI, I. DAMIAN, I. LUMINOSU, I. ZAHARIE – “Fizică. Elemente fundamentale” ,

Ed. Politehnica, Timişoara, 2006

� I. LUMINOSU – “Fizică. Elemente fundamentale”Ed. Politehnica, Timişoara,2004

� S. PRETORIAN, M. COSTACHE, V. CHIRIŢOIU – “Fizică. Elemente fundamentale. Aplicaţii”, Ed. Politehnica, Timişoara, 2006

� Luminosu I., Pop N., Chiritoiu V., COSTACHE Marius – “Fizică. Teorie, probleme şi teste grilă” , Ed. Politehnica, Timişoara, 2010