Свет, как и ЭМВ любого диапазона, является поперечной волной:
- направление колебаний вектора напряженности электрического поля волны перпендикулярен направлению ее распространения (или скорости )
,
- направление напряженности магнитного поля волны перпендикулярно скорости волны
.
Кроме того, векторы и взаимно перпендикулярны
.
Эти три вектора образуют тройку векторов, направления которых связаны правилом буравчика: тому скорость волны направлена вдоль луча; плоскость, в которой колеблются эти векторы, перпендикулярна лучу и скорости (рис. 1).
Если смотреть из конца вектора и вращать правый буравчик от вектора к вектору , то движение острия буравчика совпадает с лучом.
Множество точек пространства, равноудаленных от источника волны, в которых колебания и – происходят синфазно, называется волновой поверхностью.
Волновая поверхность, наиболее удаленная от источника в рассматриваемый момент времени, называется фронтом волны.
По форме фронта ЭМВ волны могут быть сферическими и плоскими. Сферические волны создаются точечными источниками (S), имеют сферически симметричные лучи и сферические волновые поверхности и фронт. Плоские волны создаются удаленными в бесконечность источниками, имеют параллельные друг другу лучи и плоские волновые поверхности и фронт. Фронт и лучи всегда взаимно перпендикулярны (рис. 2).
Если электромагнитная волна -гармоническая плоская бегущая и распространяющаяся от источника вдоль оси x , то напряженности электрическогоимагнитного поля волныколеблются по законам
,
.
Эти уравнения носят название уравнения волны.
Величины Ez,max и Hy,max называют амплитудами напряженности полей, величину, равную
называют фазой колебаний, w - циклическая частота источника, k - волновое число, l - длина волны.
Поскольку фазы колебаний Ez и Hy в уравнениях волны одинаковые, то электрическое и магнитное поля волны колеблются синфазно в любой момент времени, в любой точке пространства (рис. 3).
Синфазность означает, что напряженности полей одновременно достигают амплитудных значений или обращаются в 0.
Свет распространяется и в вакууме, и в среде. Напряженности полей и их амплитуды связаны соотношениями: