Кинематическим признаком волнового процесса является перенос фазы колебаний в пространстве.
Скорость распространения фазы колебаний ЭП и МП волны называют фазовой скоростью (или скоростью волны). Фазовая скорость ЭМВ (света) равна:
а) в вакууме
,
б) в веществе
,
или
.
Величину, равную
называют абсолютным показателем преломления среды (илипоказателем преломления данной среды относительно вакуума). Значения n для различных веществ относительно вакуума (или воздуха) приведены в таблице 3.
Таблица 3
Вещество
Показатель преломления вещества
относительно вакуума, n
Лед
1,31
Вода (при 20 0С)
1,33
Этиловый спирт
1,36
Бензин
1,50
Кедровое масло (при 20 0С)
1,52
Различные сорта стекла
1,47¸2,04 (в среднем 1,52)
Каменная соль
1,54
Кварц
1,54
Сероуглерод (при 20 0С)
1,63
Рубин
1,76
Алмаз
2,42
Физический смысл величины n состоит в том, что показывает, во сколько раз скорость ЭМВ в вакууме больше, чем в среде:
.
Длина волны(пространственный период) l представляет собой наименьшее расстояние между синфазно колеблющимися величинами и (или ), отсчитываемое вдоль направления распространения волны. Длина волны зависит от того, где (в вакууме или в веществе) распространяется ЭМВ:
а) в веществе
,
,
,
б) в вакууме
.
Энергетическим признаком волнового процесса является перенос энергии колебаний в пространстве с течением времени.
Энергия ЭМВравна суммеэнергий электрического и магнитного полей:
[W] = 1 Дж.
Объемная плотность энергии
,
где dV – объём, в котором происходит волновой процесс. Единица измерения:
[w] = 1 Дж/м3.
Следовательно,
.
Среднее значение плотности энергии за период равно
.
Поток энергии ЭМВ
.
Единица измерения:
[dF] = 1 Дж/с = 1Вт .
Следовательно,
,
Среднее значение потока энергии ЭМВ за период равно
..
Плотность потока энергии ЭМВ
.
Единица измерения:
[dП] =1 Вт/м3.
Следовательно,
,
.
На практике амплитуда волны не может непосредственно измеряться, так как частота колебаний напряженностей полей велика, а любые приемники излучения обладают инерционностью (т.е. временем инерции). Поэтому они регистрируют лишь усредненную во времени величину плотности потока. Среднее значение плотности потока энергии за период – это интенсивность: