Az elektromágneses indukció jelensége

Hasonló dokumentumok
Az elektromágneses indukció jelensége

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

Az elektromágneses indukció jelensége

Huroktörvény általánosítása változó áramra

Fizika 1 Elektrodinamika beugró/kis kérdések

Gépészmérnöki alapszak, Mérnöki fizika 2. ZH, december 05. Feladatok (maximum 3x6 pont=18 pont)

FIZIKA. Váltóáramú hálózatok, elektromágneses hullámok

Fizika II minimumkérdések. A zárójelben lévő értékeket nem kötelező memorizálni, azok csak tájékoztató jellegűek.

1 kérdés. Személyes kezdőlap Villamos Gelencsér Géza Simonyi teszt május 13. szombat Teszt feladatok 2017 Előzetes megtekintés

FIZIKA II. Az áram és a mágneses tér kapcsolata

-2σ. 1. A végtelen kiterjedésű +σ és 2σ felületi töltéssűrűségű síklapok terében az ábrának megfelelően egy dipól helyezkedik el.

a) Valódi tekercs b) Kondenzátor c) Ohmos ellenállás d) RLC vegyes kapcsolása

Elektromágneses hullámegyenlet

= Φ B(t = t) Φ B (t = 0) t

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

Az elektromágneses tér energiája

EGYFÁZISÚ VÁLTAKOZÓ ÁRAM

Elektrotechnika 11/C Villamos áramkör Passzív és aktív hálózatok

Gyakorlat 34A-25. kapcsolunk. Mekkora a fűtőtest teljesítménye? I o = U o R = 156 V = 1, 56 A (3.1) ezekkel a pillanatnyi értékek:

Elektrotechnika. Ballagi Áron

Pótlap nem használható!

Elektromágneses hullámok

Ha valahol a mágneses tér változik, akkor ott a tér bizonyos pontjai között elektromos potenciálkülönbség jön létre, ami például egy zárt vezető

Csillapított rezgés. a fékező erő miatt a mozgás energiája (mechanikai energia) disszipálódik. kváziperiódikus mozgás

Fizika 1 Elektrodinamika belépő kérdések

7. L = 100 mh és r s = 50 Ω tekercset 12 V-os egyenfeszültségű áramkörre kapcsolunk. Mennyi idő alatt éri el az áram az állandósult értékének 63 %-át?

Orvosi jelfeldolgozás. Információ. Információtartalom. Jelek osztályozása De, mi az a jel?

Elektrotechnika 9. évfolyam

1. tétel: A harmonikus rezgőmozgás

A kísérlet, mérés megnevezése célkitűzései: Váltakozó áramú körök vizsgálata, induktív ellenállás mérése, induktivitás értelmezése.

MÁGNESES INDUKCIÓ VÁLTÓÁRAM VÁLTÓÁRAMÚ HÁLÓZATOK

Vezetők elektrosztatikus térben

TARTALOMJEGYZÉK. Előszó 9

A mechanikai alaptörvények ismerete

Mágnesesség, elektromágnes, indukció Tudománytörténeti háttér Már i. e. 600 körül Thalész felfedezte, hogy Magnesia város mellett vannak olyan talált

Kirchhoff 2. törvénye (huroktörvény) szerint az áramkörben levő elektromotoros erők. E i = U j (3.1)

Időben állandó mágneses mező jellemzése

A munkavégzés a rendszer és a környezete közötti energiacserének a D hőátadástól eltérő valamennyi más formája.

Bevezetés a modern fizika fejezeteibe. 1. (b) Rugalmas hullámok. Utolsó módosítás: szeptember 28. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

Gyakorlat 30B-14. a F L = e E + ( e)v B képlet, a gravitációs erőt a (2.1) G = m e g (2.2)

Elektromágnesség tesztek

Tételek Elektrotechnika és elektronika I tantárgy szóbeli részéhez 1 1. AZ ELEKTROSZTATIKA ALAPJAI AZ ELEKTROMOS TÖLTÉS FOGALMA 8 1.

Mágneses erőtér. Ahol az áramtól átjárt vezetőre (vagy mágnestűre) erő hat. A villamos forgógépek mutatós műszerek működésének alapja

azonos sikban fekszik. A vezetőhurok ellenállása 2 Ω. Számítsuk ki a hurok teljes 4.1. ábra ábra

A teljes elektromágneses spektrum

3.1. ábra ábra

1. fejezet. Gyakorlat C-41

A soros RC-kör. t, szög [rad] feszültség áramerősség. 2. ábra a soros RC-kör kapcsolási rajza. a) b) 3. ábra

1. Milyen módszerrel ábrázolhatók a váltakozó mennyiségek, és melyiknek mi az előnye?

Rezgés, Hullámok. Rezgés, oszcilláció. Harmonikus rezgő mozgás jellemzői

2. Ideális esetben az árammérő belső ellenállása a.) nagyobb, mint 1kΩ b.) megegyezik a mért áramkör eredő ellenállásával

évfolyam. A tantárgy megnevezése: elektrotechnika. Évi óraszám: 69. Tanítási hetek száma: Tanítási órák száma: 1 óra/hét

TARTALOMJEGYZÉK EL SZÓ... 13

9. évfolyam. Osztályozóvizsga tananyaga FIZIKA

Számítási feladatok a 6. fejezethez

FIZIKA II. Az áram és a mágneses tér kapcsolata

Fizika II. feladatsor főiskolai szintű villamosmérnök szak hallgatóinak. Levelező tagozat

Számítási feladatok megoldással a 6. fejezethez

Mechanikai hullámok. Hullámhegyek és hullámvölgyek alakulnak ki.

Osztályozó vizsga anyagok. Fizika

1. feladat R 1 = 2 W R 2 = 3 W R 3 = 5 W R t1 = 10 W R t2 = 20 W U 1 =200 V U 2 =150 V. Megoldás. R t1 R 3 R 1. R t2 R 2

Geometriai és hullámoptika. Utolsó módosítás: május 10..

Elektromos áramerősség

Rezgések és hullámok

71. A lineáris és térfogati hőtágulási tényező közötti összefüggés:

Áram mágneses hatása, elektromágnes, váltakozó áram előállítása, transzformálása

Az aszinkron és a szinkron gépek külső mágnesének vasmagja, -amelyik általában az

László István, Fizika A2 (Budapest, 2013) Előadás

Optika fejezet felosztása

Mechanikai rezgések Ismétlő kérdések és feladatok Kérdések

Fizika 2 - Gyakorló feladatok

A soros RC-kör. t, szög [rad]

Mágnesesség. Mágneses tér gerjesztése: Az Ampère-féle gerjesztési törvény. j g I A. A zárt görbe által körülfogott áramok előjelezése

ALAPFOGALMIKÉRDÉSEK VILLAMOSSÁGTANBÓL 1. EGYENÁRAM

Fizika A2 Alapkérdések

A TételWiki wikiből. A Maxwell-egyenletek

Mágneses mező jellemzése

A soros RL-kör. t, szög [rad] áram feszültség. 1. ábra Feszültség és áramviszonyok az ellenálláson, illetve a tekercsen

Kvázistacionárius jelenségek

11. Egy Y alakú gumikötél egyik ága 20 cm, másik ága 50 cm. A két ág végeit azonos, f = 4 Hz

Mágnesesség, indukció, váltakozó áram Tudománytörténeti háttér Már i. e. 600 körül Thalész felfedezte, hogy Magnesia város mellett vannak olyan

Négypólusok helyettesítő kapcsolásai

Teljesítm. ltség. U max

ELTE Apáczai Csere János Gyakorló Gimnázium és Kollégium Komplex természettudományi tagozat. Fizika 11. osztály

Egyenáram tesztek. 3. Melyik mértékegység meghatározása nem helyes? a) V = J/s b) F = C/V c) A = C/s d) = V/A

Rezgőmozgás. A mechanikai rezgések vizsgálata, jellemzői és dinamikai feltétele

Fizika A2 Alapkérdések

Elektromos áram, egyenáram

Orvosi Fizika 14. Bari Ferenc egyetemi tanár SZTE ÁOK-TTIK Orvosi Fizikai és Orvosi Informatikai Intézet

Mágnesesség, indukció, váltakozó áram Tudománytörténeti háttér Már i. e. 600 körül Thalész felfedezte, hogy Magnesia város mellett vannak olyan

4. /ÁK Adja meg a villamos áramkör passzív építő elemeit!

Fizika belépő kérdések /Földtudományi alapszak I. Évfolyam II. félév/

ELEKTROMOSSÁG ÉS MÁGNESESSÉG

Magnesia. Itt találtak már az ókorban mágneses köveket. Μαγνησία. (valószínű villámok áramának a tere mágnesezi fel őket)

Megoldás: A feltöltött R sugarú fémgömb felületén a térerősség és a potenciál pontosan akkora, mintha a teljes töltése a középpontjában lenne:

MÁGNESES TÉR, INDUKCIÓ

2. REZGÉSEK Harmonikus rezgések: 2.2. Csillapított rezgések

4. Konzultáció: Periodikus jelek soros RC és RL tagokon, komplex ellenállás Részlet (nagyon béta)

Újpesti Bródy Imre Gimnázium és Ál tal án os Isk ola

ELEKTROTECHNIKA-ELEKTRONIKA ELEKTROTECHNIKA

Átírás:

Az elektromágneses indukció jelensége Korábban láttuk, hogy az elektromos áram hatására mágneses tér keletkezik (Ampère-féle gerjesztési törvény) Kérdés, hogy vajon ez megfordítható-e, és a mágneses tér hatására keletkezhet-e áram: Ha egy tekercs állandó mágneses térben nyugalomban van akkor semmi nem történik. Viszont az árammérő kilendül akkor amikor: a tekercset vagy a mágnest mozgatjuk (egymáshoz képest), illetve forgatjuk. elektromágnes esetén amikor a teret ki- vagy bekapcsoljuk.

Mozgási indukció Ha egy vezetőt mágneses térben mozgatunk akkor a benne lévő töltésekre Lorentz-erő hat. Ez az az idegen erő amely a töltések mozgatásáért felelős: Tehát az idegen térerősség: A Neumann-törvény megadja a mozgó vezető A és B pontja között indukálódó elektromotoros erőt amint az a mágneses térben mozog: Ebben a jobbra látható egyszerű esetben, ha a rúd hossza l, az elektromotoros erő:

Az áramjárta vezetőre hat az Ampère-erő amit egy húzóerővel kell kompenzálnunk. Mechanikai teljesítményből elektromos teljesítmény a fogyasztón. Legyen h a mozgó rúd és az ellenállás közötti távolság. Ekkor: A mágneses indukciófluxus ebben az egyszerű esetben: Alkalmazás: Lineáris generátor Ha a mágneses térben mozgó vezető végeit összekötjük egy párhuzamos sínpárral egy R ellenálláson keresztül, akkor a körben áram folyik. Az áramerősség: A mágneses indukciófluxus időderiváltja pedig: Faraday és Lenz törvénye: 6. feladat Zárt vezetőhurokban indukált elektromotoros erő egyenlő a hurok által körülfogott mágneses indukciófluxus változási gyorsaságának ellentettjével (másképpen az Ampère-erő segítene!)

Alkalmazás: Váltakozó áramú generátor Vezető keret állandó ω szögsebességgel forog egy homogén mágneses térben. Ha kezdetben akkor: A mágneses indukciófluxus az idő függvényében: A Faraday-Lenz törvényt felhasználva: Ha a keret N menetből áll: Az elektromotoros erő maximális értéke: Tehát az indukált elektromotoros erő: 7. feladat

A feszültség és áramerősség effektív értéke A váltakozó áram effektív értéke a hőhatás szempontjából egyenértékű stacionárius (egyen-) áramot jelenti. Tehát egy periódusidő alatt a fogyasztón az elektromos munkavégzés megegyezik: Innen R-el egyszerűsítve az effektív áramerősségre: Szinuszosan változó áramra: Tehát az effektív értékekre:

Nyugalmi indukció - Kölcsönös indukció Láttuk, hogy a mágneses indukciófluxus változása elektromotoros erőt indukál. A fluxus változhat azáltal, hogy: változik vagy elfordul a felület (mozgási indukció) a mágneses tér változik (nyugalmi indukció) A változtatható ellenállást állítgatva változik az áramerősség és ezáltal a mágneses indukció. Tehát változik a mágneses fluxus. A vasmag biztosítja, hogy ezt szinte teljes mértékben körülfogja a szekunder tekercs. Amíg a fluxus változik addig a szekunder körben áram folyik. A magyarázat most nem a Lorentz-erő, hisz a szekunder kör nem mozog. Az időben változó mágneses tér elektromos teret indukál és ez mozgatja a szekunder körben a töltéseket. Ezt a jelenséget kölcsönös indukciónak is nevezzük. 8. feladat

Nyugalmi indukció - Önindukció A kapcsoló segítségével a feszültséget ráadhatjuk a tekercsre. Be- és kikapcsolásnál az áramerősség nem ugrásszerűen változik. A változó áram változó mágneses teret kelt, ami egy változó fluxust okoz. Az indukált feszültség az őt létrehozó hatást próbálja gyengíteni. (Lenz-törvénye) A Faraday-Lenz törvényben az elektromotoros erőt kifejezve az indukált elektromos térerősség zárt görbe mentén vett integráljával: Az elektromos térerősség integrálját a Stokes-tétel segítségével átalakítva felületi integrállá, majd állandó nagyon kicsi felületet véve egy pont körül megkapjuk a lokális alakot: A változó mágneses tér által indukált elektromos térerősség örvényes (nem konzervatív) és forrásmentes, míg a töltések által létrehozott elektromos tér forrásos és örvénymentes.

Szolenoid önindukciós együtthatója Múlt előadáson láttuk, hogy hosszú egyenes tekercs esetén a mágneses térerősség és indukció: Az N menetes A keresztmetszetű tekercsre a mágneses indukciófluxus: Tehát a fluxus arányos az őt létrehozó árammal. Az arányossági tényező az önindukciós együttható (L): A tekercsben indukálódott elektromotoros erő: A tekercsben lévő mágneses tér energiája:

Kölcsönös indukciós együttható Szorosan csatolt szolenoidok esetén a vasmag miatt a mágneses indukció a két tekercsben ugyanaz, így a fluxusok arányosak a menetszámokkal. A primer körre váltóáramot csatolva: A szekunder tekercs fluxusa az primerben folyó áram miatt: A A A szekunder körben indukálódott elektromotoros erő: Szerepeket megcserélve kapnánk: Látható, hogy ha l 1 = l 2 akkor L 12 = L 21 = M (kölcsönös indukciós együttható).

Huroktörvény általánosítása változó áramra A tekercsben indukálódott elektromotoros erő: A tekercs L önindukciós együtthatója egyben a kör önindukciós együtthatója. A kondenzátoron eső feszültség (g 2 görbe): A g = g 1 + g 2 zárt görbe mentén kiintegrálva az elektromos térerősséget (nem nulla, mert az indukált tér örvényes és nem konzervatív): Tehát a huroktörvény általánosított egyenlete soros RLC körre: Valamilyen t időben I(t) áram folyik.

Bekapcsolási jelenségek RL körben* A K kapcsolóval a t = 0 időpontban rákapcsoljuk a körre az áramforrást. Az RL körre felírva az általános huroktörvényt: Átrendezve és szétválasztva a változókat: Kiintegráljuk mindkét oldalt t = 0 és egy t idő között, miközben az áramerősség 0-ról I-re nő: Tehát az áramerősség az idő függvényében:

Kikapcsolási jelenségek RL körben* A K kapcsolóval a t = 0 időpontban lekapcsoljuk a körről az áramforrást. Az RL körre felírva az általános huroktörvényt: Átrendezve és szétválasztva a változókat: Kiintegráljuk mindkét oldalt t = 0 és egy t idő között, miközben az áramerősség I 0 = ε/r-ről I-re csökken: Tehát az áramerősség az idő függvényében: Az RL kör időállandója τ adja meg, hogy mennyi idő alatt esik az áram e-ad részére.

Bekapcsolási jelenségek RC körben* A K kapcsolóval a t = 0 időpontban rákapcsoljuk a körre az áramforrást. Az RC körre felírva az általános huroktörvényt: Átrendezve és szétválasztva a változókat: Kiintegráljuk mindkét oldalt t = 0 és egy t idő között, miközben az töltés 0-ról Q-ra nő: Deriválva az idő szerint: A τ időállandó adja meg, hogy mennyi idő alatt esik a töltő áram e-ad részére.

Kikapcsolási jelenségek RC körben* A K kapcsolóval a t = 0 időpontban lekapcsoljuk az áramforrást és kisütjük a kondenzátort. Az RC körre felírva az általános huroktörvényt: Átrendezve és szétválasztva a változókat: Kiintegráljuk mindkét oldalt t = 0 és egy t idő között, miközben az töltés Q 0 = εc-ről Q-ra csökken: Deriválva az idő szerint: A τ időállandó adja meg, hogy mennyi idő alatt esik a kisütő áram e-ad részére. A negatív jel most azért kell, mert a töltés csökken de mi szeretnénk pozitív értékeket.

Ideális tekercs szinuszos váltakozó feszültségen* A körre most is az általános huroktörvényt írjuk fel figyelembe véve hogy az elektromotoros erő most függ az időtől: Átrendezve és az idő szerint kiintegrálva kapjuk: A feszültség és az áramerősség maximális értékeinek hányadosára bevezetjük az induktív ellenállást: Az áramerősség továbbá π/2 fáziskésésben van a tekercsre kapcsolt feszültséghez képest.

Kondenzátor szinuszos váltakozó feszültségen* A kondenzátor a váltakozó feszültség hatására periodikusan feltöltődik és kisül. Az általános hurokegyenletet felírva: Átrendezve és az idő szerint deriválva kapjuk az áramerősséget: A feszültség és az áramerősség maximális értékeinek hányadosára bevezetjük a kapacitív ellenállást: Az áramerősség továbbá π/2 fázissal siet a kondenzátorra kapcsolt feszültséghez képest:

Soros RLC kör gerjesztett elektromágneses rezgései Felírva az általános huroktörvényt: Ez szerkezetét tekintve ugyanolyan mint a gerjesztett rezgés mozgásegyenlete: A megfelelő mennyiségek: x Q ; m L (tehetetlenség) ; b R (csillapítás); D 1/C (rúgóállandó) rezonancia körfrekvencia: Lederiváljuk az eredeti egyenletet, hogy az áramerősségre kapjunk egy inhomogén másodrendű differenciálegyenletet:

Soros RLC kör gerjesztett elektromágneses rezgései Soros RLC körben az áramerősségre kaptuk: Ennek megoldása az áramforrással megegyező frekvenciájú, de egy kezdőfázissal eltolt váltóáram: A feszültség és az áramerősség maximális értékeinek hányadosa az impedancia (Z). Ezzel felírva az Ohm-törvény általános alakja váltóáramú körökre: Az impedancia az áramkör váltóáramú ellenállása, amely tartalmazza a kapacitív és induktív ellenállások járulékát is. Az impedancia és a fáziskésés kiszámítását segíti a különféle ellenállásokat a komplex síkban ábrázoló fázisábra. Ennek alapján: és vagy

Feszültség az áramköri elemeken Grafikusan a feszültségeket úgy kaphatjuk meg, hogy az impedancia vektorábrán minden ellenállás-jellegű mennyiséget beszorzunk az áramerősséggel. Látható, hogy az Ohmos ellenálláson a feszültség az áramerősséggel fázisban van, de a kondenzátoron π/2-ővel késik, míg a tekercsen π/2 fázissal siet. Az ábra ω szögsebességgel forog az origó körül. Egy időpontban a ténylegesen mérhető feszültség a valós tengelyre vett vetület. Az áramerősségre ugyanez vonatkozik.

Rezonancia soros RLC körben A kapacitív és az induktív ellenállások függnek a frekvenciától, ezért az impedancia is frekvenciafüggő: Amikor az impedancia minimális értéket vesz fel az áramerősség a lehető legnagyobb. Rezonancia frekvencia az a frekvencia amelynél az impedancia minimális és (áram)rezonancia lép fel. Látható, hogy ez akkor igaz amikor: Látható, hogy ekkor a kondenzátor és a tekercs éppen kiejtik egymás hatását, tehát az áram fáziskésése nulla lesz, az impedancia pedig egyszerűen az ohmos ellenállással lesz egyenlő:

Teljesítmény soros RLC körben Az áramforrás pillanatnyi teljesítménye: Ezt átalakítjuk trigonometrikus összefüggések felhasználásával: Legyenek: és Tehát a pillanatnyi teljesítmény: Az átlagteljesítmény ennek az időátlaga, de az első tag egész periódusokra vett integrálja nulla. A második (konstans) tag időátlaga önmaga: 9. feladat ez rezonancia esetén a legnagyobb

A primer kör tekercse egy váltóáramú áramforrásra van kapcsolva: Ennek hatására az áram a primer körben (elhanyagolható ohmos ellenállás): A transzformátor A primer tekercsben a mágneses indukció: Az indukcióvonalak a vasmagban haladnak ezért a menetfluxus nem változik: A szekunder tekercsben az indukálódott feszültség: Tehát: Mivel Feszültség feltranszformálásakor az áram letranszformálódik és fordítva:

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény Maxwell elméleti meggondolások alapján feltételezte, hogy a változó elektromos tér örvényes mágneses teret kelt (hasonlóan ahhoz ahogy a változó mágneses tér kelt elektromos teret). Az Ampere-féle gerjesztési törvényt kiegészítette még egy taggal, amit eltolási áramnak nevezett el: Felhasználva az elektromos indukciófluxus definícióját: Az eltolási áram nem jár töltések áramlásával. Az első tagban I i a vezetési áram. Példa: Kondenzátor feltöltésénél (ill. kisülésénél) a lemezek közötti változó elektromos tér is ugyanúgy mágneses teret hoz létre mint a lemezekhez futó zsinórokban folyó vezetési áram a vezetékek körül. A Stokes-tétel és az áramsűrűség felhasználásával egy időben állandó kicsiny F felületre: (lokális vagy differenciális alak)

A Maxwell-egyenletek rendszere A XIX. század legnagyobb hatású eredménye, az elektromágneses hullámok elméleti alapja. 1. Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény: integrális alak differenciális alak A mozgó töltések és az időben változó elektromos tér örvényes mágneses teret keltenek. 2. Faraday-Lenz féle indukciós törvény: integrális alak differenciális alak Az időben változó mágneses tér örvényes elektromos teret kelt.

3. Az elektromos Gauss-törvény: A Maxwell-egyenletek rendszere integrális alak differenciális alak Az elektromos tér forrásai a töltések. 4. A mágneses Gauss-törvény: integrális alak differenciális alak A mágneses térnek nincsenek forrásai (nincsenek monopólusok). Szükség van még az alábbi egyenletekre: -------------------------------------------------------------------------------------------------------- Lineáris anyagegyenletek: és (csak közelítő jellegűek) Differenciális Ohm-törvény:

Elektromágneses hullámegyenlet Valódi töltésektől és vezetési áramoktól mentes szigetelőkre felírva az első két egyenletet: Az anyagegyenletek továbbá: Ezekből levezethetők a homogén hullámegyenletek a térerősségekre. Bármely komponensre (i lehet x, y, vagy z): Összehasonlítva az általános homogén hullámegyenlettel egy tetszőleges u mennyiségre: : Laplace operátor Az általános alakban v a hullám terjedési sebessége, tehát az elektromágneses hullámra: amely vákuum esetén: (a fény sebessége vákuumban)

Monokromatikus síkhullám megoldás Az előbbi homogén hullámegyenleteknek egyik lehetséges megoldásai a síkhullámok. Ha a hullám forrásától elegendően messze vagyunk akkor mindig tekinthetjük a hullámokat síkhullámoknak. Egy z irányba terjedő síkhullámra: elektromos tér f: frekvencia λ: hullámhossz z körfrekvencia körhullámszám Ez a megoldás monokromatikus mivel csak egyféle frekvenciát tartalmaz. mágneses tér Az elektromágneses hullámban E és H merőleges, továbbá E, H, és v jobbsodrású rendszert alkot (itt x, y, z). Az elektromágneses hullám transzverzális.

Tetszőleges irányba terjedő síkhullám Általánosan a hullám terjedési irányát a hullámszám vektor iránya jelöli ki (a sebesség iránya is ugyanaz). Az elektromos és mágneses térerősség a hely és idő függvényében: Térben az azonos fázisban lévő pontok halmaza egymást hullámhossznyi távolságonként követő síkok. Általában az elektromágneses hullám sok különböző frekvenciájú hullámból tevődik össze. A különböző frekvenciák arányát mutatja a ez elektromágneses hullám spektruma (színképe). Ha a hullámhossz nagyjából 400 és 800 nm között van, akkor a hullám a látható tartományba esik.

A teljes elektromágneses színkép Az elektromágneses hullám hullámhossza (frekvenciája, vagy energiája) több nagyságrenden keresztül változhat. A látható tartomány (fény) ennek csak nagyon kis része:

Energiaterjedés az elektromágneses hullámban Az elektromágneses hullám terjedése során energia is áramlik. Az energiaterjedés iránya ugyanaz mint a hullám iránya, és a pillanatnyi energia-áramsűrűséget egy pontban a Poynting-vektor adja meg: Egy tetszőleges felületen átáramló pillanatnyi teljesítmény tehát: Az elektromágneses tér energiasűrűsége: Mivel az energia oda-vissza alakul elektromos és mágneses energia között: Tehát a Poynting-vektor kifejezhető csak az egyik térerősséggel: a hullám terjedési irányába mutató egységvektor Belátható továbbá, hogy: S = w EM ve

A hullám intenzitása Az energia-áramsűrűség nagyságának időátlagát a hullám intenzitásának nevezzük: időátlag Ha két egyenlő frekvenciájú, egymásra nem merőleges síkokban rezgő hullám a tér egy részében úgy találkozik, hogy a fázisuk közötti különbség huzamosabb ideig állandó akkor abban a térrészben állóhullám jön létre. Az ilyen hullámokat koherens hullámoknak nevezzük, a megfigyelhető jelenség pedig az interferencia. Legyen a két hullám: Az eredő térerősség négyzetének várható értékére levezethető: E 2 = E 2 1 + E 2 2 + 2E 10 E 20 cos k 2 k 1 r δ Tehát az intenzitásban megjelenik egy interferencia tag: I 12 = 2 ε μ E 10 E 20 cos k 2 k 1 r δ = 2 ε μ E 10 E 20 cos φ 10. feladat : fáziskülönbség

Hullám viselkedése két közeg határfelületén Különböző közeghez érve a hullám egy része mindig visszaverődik (ugyanolyan szögben), a másik része pedig megtörve behatol a másik közegbe. Bizonyos esetekben a hullám teljes mértékben visszaverődik. A beesési és a törési szögekre érvényes a Snellius-Descartes törvény: beesési merőleges n 1 és n 2 az 1-es és 2-es közeg abszolút törésmutatója (vákuumra vonatkoztatott), míg n 21 a 2-es közeg 1-esre vonatkoztatott törésmutatója. A törésmutató a közegekben mért fénysebességek hányadosának reciprokja: A teljes visszaverődés határszöge: Csak akkor lehetséges ha n 21 < 1, vagyis n 2 < n 1 (sűrűbb közegből ritkább felé haladva)

Diszperzió Egy közeg törésmutatója általában függ a rajta áthaladó fény hullámhosszától. Emiatt a különböző színű fénysugarak különböző mértékben törnek meg. Az ilyen eszközökkel a fehér fény színeire bontható: