نظریه الکترومغناطیسی نور
نور یک موج الکترومغناطیسی عرضی است که خواص آن از معادلات ماکسول تبعیت میکند؛ این معادلات سرعت نور را تعیین کرده و انتشار آن را در محیطها کنترل میکنند.
Definition
توصیف نور به عنوان یک نوسان عرضی خودپایدار از میدانهای الکتریکی و مغناطیسی که مطابق با معادلات ماکسول منتشر میشود، با سرعت، شدت و پاشندگی که توسط خواص الکترومغناطیسی محیط تعیین میگردد.
Scope
این موضوع به توصیف نور به عنوان یک راهحل برای معادلات ماکسول میپردازد: معادله موج الکترومغناطیسی، امواج تخت و کروی، ماهیت عرضی میدانها، سرعت نور مرتبط با گذردهی الکتریکی و نفوذپذیری مغناطیسی محیط، جریان انرژی توصیف شده توسط بردار پوینتینگ و شدت، و رفتار نور در محیطهای دیالکتریک شامل پاشندگی و ضریب شکست مختلط. این مبحث، مبنای موجی را که تداخل، پراش و قطبش بر آن استوارند، بنا مینهد.
Core questions
- چگونه معادلات ماکسول به یک معادله موج برای نور منجر میشوند؟
- چرا نور یک موج عرضی است و این چه مفهومی برای میدانهای آن دارد؟
- سرعت نور چگونه با خواص محیط مرتبط است؟
- انرژی حمل شده توسط نور چگونه کمیسازی میشود؟
Key concepts
- معادلات ماکسول
- معادله موج الکترومغناطیسی
- موج عرضی
- بردار پوینتینگ
- شدت نوری
- ضریب شکست
- پاشندگی
- سرعت نور
Key theories
- معادله موج الکترومغناطیسی ماکسول
- ترکیب معادلات ماکسول در یک ناحیه بدون منبع، یک معادله موج را به دست میدهد که راهحلهای آن با سرعتی که توسط گذردهی الکتریکی و نفوذپذیری مغناطیسی محیط تعیین میشود، منتشر میشوند و نور را به عنوان یک موج الکترومغناطیسی شناسایی میکند.
- بردار پوینتینگ و شدت نوری
- جریان انرژی الکترومغناطیسی توسط بردار پوینتینگ داده میشود، که میانگین زمانی آن شدت نوری را تعریف میکند که آشکارسازها اندازهگیری میکنند.
Clinical relevance
توصیف الکترومغناطیسی نور، مبنای درمان کمی چگونگی جذب، پراکندگی و شکست نور توسط بافت را فراهم میکند، که برای تشخیصهای نوری، تعامل لیزر-بافت، و طراحی سیستمهای تصویربرداری پزشکی و فتوتراپی اساسی است.
History
ماکسول امواج الکترومغناطیسی را پیشبینی کرد و سرعت آنها را در دهه ۱۸۶۰ محاسبه نمود، و دریافت که این سرعت برابر با سرعت اندازهگیری شده نور است و نتیجه گرفت که نور الکترومغناطیسی است. هرتز وجود چنین امواجی را به صورت تجربی در سال ۱۸۸۷ تأیید کرد، و نظریه الکترون لورنتس بعدها پاشندگی را بر اساس پاسخ بارهای الکتریکی در ماده توضیح داد.
Key figures
- James Clerk Maxwell
- Heinrich Hertz
- Hendrik Lorentz
Related topics
Seminal works
- hecht2017
- bornwolf1999
Frequently asked questions
- چرا سرعت نور در شیشه یا آب کاهش مییابد؟
- در یک محیط، میدان الکترومغناطیسی بارهای مقید ماده را به حرکت درمیآورد، که بازتابش آنها با موج اصلی ترکیب شده و یک موج خالص را ایجاد میکند که کندتر پیش میرود، و این امر با ضریب شکستی بزرگتر از یک بیان میشود.
- اینکه نور یک موج عرضی است به چه معناست؟
- میدانهای الکتریکی و مغناطیسی نوسانکننده عمود بر جهت انتشار و عمود بر یکدیگر هستند، که همین امر امکان قطبش را فراهم میکند.