Плотность потока в чем измеряется
Плотность потока энергии
Пло́тность пото́ка эне́ргии — физическая величина, численно равная потоку энергии через единичную площадку, перпендикулярную направлению потока. Часто вводят также вектор плотности потока энергии (так называемый вектор Умова), величина которого равна плотности потока энергии, а направление совпадает с направлением потока. В электродинамике вектор плотности потока электромагнитной энергии носит название вектора Пойнтинга.
Полезное
Смотреть что такое «Плотность потока энергии» в других словарях:
Плотность потока энергии — (вектор Пойнтинга) при распространении радиоволн представляет количество энергии, переносимой электромагнитной волной за единицу времени, проходящей через единицу площади поверхности, расположенной перпендикулярной распространению волны.… … Официальная терминология
плотность потока энергии — 4.9 плотность потока энергии ; : Отношение изменения флюенса энергии dψ за интервал времени dt к величине этого интервала Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
плотность потока энергии — spinduliuotės galios tankis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Spinduliuotės srauto, kuris praleidžiamas per skerspjūvio sritį, ir spinduliuotės pluošto skerspjūvio ploto dalmuo. Matavimo vienetas: W/m². atitikmenys: angl … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
плотность потока энергии — spinduliuotės galios tankis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. radiation power density vok. Strahlungleistungsdichte, f rus. плотность мощности излучения, f; плотность потока энергии, f pranc. densité de puissance de radiation, f; flux… … Fizikos terminų žodynas
плотность потока энергии — energijos srauto tankis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Energijos kiekis, per vienetinį laiko tarpą statmenai perėjęs per vienetinį plotą. atitikmenys: angl. energy flux density vok. Energieflussdichte, f rus.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
плотность потока энергии — energijos srauto tankis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Vienetinį plotą kertantis energijos srautas. Matavimo vienetas: J/(s · m²) arba 1 W/m². atitikmenys: angl. energy flux density vok. Energieflussdichte, f rus.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
плотность потока энергии — energijos srauto tankis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. energy flux density vok. Energieflußdichte, f rus. плотность потока энергии, f pranc. densité de flux énergétique, f; flux énergétique par unité de surface, m … Fizikos terminų žodynas
плотность потока энергии — rus плотность (ж) потока энергии eng flux density (microwaves) fra densité (f) de puissance deu Leistungsflußdichte (f) spa densidad (f) de potencia, densidad (f) de flujo … Безопасность и гигиена труда. Перевод на английский, французский, немецкий, испанский языки
Плотность потока энергии (ППЭ) — количество энергии, переносимой ЭМ волной в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны. Служит для оценки интенсивности ЭМП в диапазоне частот выше 300 МГЦ, единицы измерения Вт/м 52,0, мкВт/см… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
плотность потока энергии ESP — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN energy flux density … Справочник технического переводчика
Электромагнитные волны
теория по физике 🧲 колебания и волны
Вспомним, что волна — это колебания, распространяющиеся в пространстве. Механическая волна представляет собой колебания, распространяющиеся в вещественной среде. Тогда электромагнитная волна — это электромагнитные колебания, которые распространяются в электромагнитном поле.
Как появляются и распространяются электромагнитные волны
Представьте себе неподвижный точечный заряд. Пусть его окружают еще много таких зарядов. Тогда он будет действовать на них с некоторой кулоновской силой (и они на него). А теперь представьте, что заряд сместился. Это приведет к изменению расстояния по отношению к другим зарядам, а, следовательно, и к изменению сил, действующих на них. В результате они тоже сместятся, но с некоторым запаздыванием. При этом начнут смещаться и другие заряды, которые взаимодействовали с ними. Так распространяется электромагнитные взаимодействия.
Теперь представьте, что заряд не просто сместился, а он начал быстро колебаться вдоль одной прямой. Тогда по характеру движения он будет напоминать шарик, подвешенный к пружине. Разница будет только в том, что колебания заряженных частиц происходят с очень высокой частотой.
Вокруг колеблющегося заряда начнет периодически изменяться электрическое поле. Очевидно, что период изменений этого поля, будет равен периоду колебаний заряда. Периодически меняющееся электрическое поле будет порождать периодически меняющееся магнитное поле. Это магнитное поле, в свою очередь, будет создавать переменное электрическое поле, но уже на большем расстояние от заряда, и т.д. В результате появления взаимно порождаемых полей в пространстве, окружающем заряд, возникает система взаимно перпендикулярных, периодически меняющихся электрических и магнитных полей. Так образуется электромагнитная волна, которая распространяется от колеблющегося заряда во все стороны.
Электромагнитная волна не похожа на те возмущения вещественной среды, которые вызывают механические волны. Посмотрите на рисунок. На нем изображены векторы напряженности → E и магнитной индукции → B в различных точках пространства, лежащих на оси Oz, в фиксированный момент времени. Никаких гребней и впадин среды при этом не появляется.
В каждой точке пространства электрические и магнитные пол меняются во времени периодически. Чем дальше расположена точка от заряда, тем позднее ее достигнут колебания полей. Следовательно, на разных расстояниях от заряда колебания происходят с различными фазами. Колебания векторов → E и → B в любой точке совпадают по фазе.
Длина электромагнитной волны — расстояние между двумя ближайшими точками, в которых колебания происходят в одинаковых фазах.
Длина электромагнитной волны обозначается как λ. Единица измерения — м (метр).
Обратите внимание на рисунок выше. Векторы магнитной индукции и напряженности поля, являющиеся периодически изменяющимися величинами, в любой момент времени перпендикулярны направлению распространения волны. Следовательно, электромагнитная волна — поперечная волна.
Условия возникновения электромагнитных волн
Электромагнитные волны излучаются только колеблющимися заряженными частицами. При этом важно, чтобы скорость их движения постоянно менялась, т.е. чтобы они двигались с ускорением.
Наличие ускорения — главное условие возникновения электромагнитных волн.
Электромагнитное поле может излучаться не только колеблющимся зарядом, но и заряженной частицей, перемещающейся с постоянно меняющейся скоростью. Интенсивность электромагнитного излучения тем больше, чем больше ускорение, с которым движется заряд.
Представим заряд, движущийся с постоянной скоростью. Тогда создаваемые им электрическое и магнитное поля будут сопровождать его как шлейф. Только при ускорении заряда поля «отрываются» от частицы и начинают самостоятельное существование в форме электромагнитных волн.
Впервые существование электромагнитных волн предположил Максвелл, который посчитал, что они должны распространяться со скоростью света. Но экспериментально они были обнаружены лишь спустя 10 лет после смерти ученого. Их открыл Герц. Он же подтвердил, что скорость распространения электромагнитных волн равна скорости света: c = 300 000 км/с.
Плотность потока электромагнитного излучения
Излученные электромагнитные волны несут с собой энергию. Рассмотрим поверхность площадью S, через которую электромагнитные волны переносят энергию.
На рисунке выше прямые линии указывают направления распространения электромагнитных волн. Это лучи — линии, перпендикулярные поверхностям, во всех точках которых колебания происходят в одинаковых фазах. Такие поверхности называются волновыми поверхностями.
Плотность потока электромагнитного излучения, или интенсивность волны — отношение электромагнитной энергии ΔW, проходящей за время Δt через перпендикулярную лучам поверхность площадью S, к произведению площади S на время Δt.
Плотность потока электромагнитного излучения обозначается как I. Единица измерения — Вт/м 2 (ватт на квадратный метр). Поэтому плотность потока электромагнитного излучения фактически представляет собой мощность электромагнитного излучения, проходящего через единицу площади поверхности.
Численно плотность потока электромагнитного излучения определяется формулой:
Выразим I через плотность электромагнитной энергии и скорость ее распространения с. Выберем поверхность площадью S, перпендикулярную лучам, и построим на ней как на основании цилиндр с образующей cΔt (см. рисунок ниже).
Объем цилиндра: ΔV = ScΔt. Энергия электромагнитного поля внутри цилиндра равна произведению плотности энергии на объем: ΔW = w cΔtS. Вся эта энергия за время Δt пройдет через правое основание цилиндра. Поэтому получаем:
Следовательно, плотность потока электромагнитного излучения равна произведению плотности электромагнитной энергии на скорость ее распространения.
Точечный источник излучения
Источники излучения электромагнитных волн могут быть весьма разнообразными. Простейшим является точечный источник.
Точечный источник — источник излучения, размеры которого много меньше расстояния, на котором оценивается его действие.
Предполагается, что точечный источник посылает электромагнитные волны по всем направлениям с одинаковой интенсивностью. В действительности таких источников не существует. Но за такие источники излучения можно принять звезды, так как расстояние между ними существенно больше размеров самих звезд.
Энергия, которую переносят электромагнитные волны, с течением времени распределяется по все большей и большей поверхности. Поэтому энергия, передаваемая через поверхность единичной площадки за единицу времени, т. е. плотность потока излучения, уменьшается по мере удаления от источника.
Плотность потока излучения от точечного источника убывает обратно пропорционально квадрату расстояния до источника.
Зависимость плотности потока излучения от частоты
Напряженность электрического поля и магнитная индукция электромагнитной волны пропорциональны ускорению заряда. Ускорение при гармонических колебаниях пропорционально квадрату частоты. Поэтому напряженность электрического поля и магнитная индукция также пропорциональны квадрату частоты:
Плотность энергии электрического поля пропорциональна квадрату напряженности поля. Энергия магнитного поля, как это можно показать, пропорциональна квадрату магнитной индукции. Полная плотность энергии электромагнитного поля равна сумме плотностей энергий электрического и магнитного полей. Поэтому плотность потока излучения I пропорциональна:
Плотность потока излучения пропорциональна четвертой степени частоты. Так, при увеличении частоты колебаний зарядов в 2 раза энергия, излучаемая ими, возрастает в 16 раз. При увеличении частоты в 3 раза, энергия излучения увеличивается в 81 раз, и т.д.
Пример №3. Частота электромагнитной волны уменьшилась в 4 раза. Найти, во сколько раз изменилась плотность потока излучения.
Так как плотность потока излучения пропорциональна четвертой степени частоты, мы можем найти плотность потока излучения путем извлечения корня из числа 4 дважды:
Плотность потока излучения уменьшилась в 1,4 раза.
Свойства электромагнитных волн
Современные радиотехнические устройства позволяют провести очень наглядные опыты по наблюдению свойств электромагнитных волн. При этом лучше всего пользоваться волнами сантиметрового диапазона. Эти волны излучаются специальным генератором сверхвысокой частоты (СВЧ). Электрические колебания генератора модулируют звуковой частотой. Принятый сигнал после детектирования подается на громкоговоритель.
| Свойство 1 — Поглощение электромагнитных волн | |
 | Если расположить рупоры друг против друга и добиться хорошей слышимости звука в громкоговорители, а затем поместить между ними диэлектрик, звук будет менее громким. |
| Свойство 2 — Отражение электромагнитных волн | |
 | Если диэлектрик заменить металлической пластиной, то звук перестанет быть слышимым. Волны не достигают приемника вследствие отражения. Отражение происходит под углом, равным углу падения, как и в случае световых и механических волн. Чтобы убедиться в этом, рупоры располагают под одинаковыми углами к большому металлическому листу. Звук исчезнет, если убрать лист или повернуть его. |
| Свойство 3 — Преломление электромагнитных волн | |
 | Электромагнитные волны изменяют свое направление (преломляются) на границе диэлектрика. Это можно обнаружить с помощью большой треугольной призмы из парафина. Рупоры располагают под углом друг к другу, как и при демонстрации отражения. Металлический лист заменяют затем призмой. Убирая призму или поворачивая ее, наблюдают исчезновение звука. |
| Свойство 4 — Поперечность электромагнитных волн | |
 | Поместим между генератором и приемником решетку из параллельных металлических стержней. Решетку расположим так, чтобы стержни были горизонтальными или вертикальными. При одном из этих положений, когда электрический вектор параллелен стержням, в них возбуждаются токи, в результате чего решетка начинает отражать волны, подобно сплошной металлической пластине. Когда же вектор перпендикулярен стержням, токи в них не возбуждаются и электромагнитная волна проходит через решетку. |
Шкала электромагнитных волн
Электромагнитные волны имеют большое разнообразие. Они классифицируются по длине волны λ или связанной с ней частоте ν. Шкала электромагнитных волн включает в себя:
Укажем частоты и длины указанных волн, а также их подробную классификацию в таблице.
Частоты и длины волн электромагнитного излучения видимого спектра смотрите на рисунке ниже.
Плотность потока энергии
В фотометрии наряду с величиной «плотность потока энергии» используется имеющая ту же размерность и близкий физический смысл величина «облучённость» (энергетическая освещённость). От плотности потока энергии данная величина отличается тем, что относится только к оптическому излучению и представляет собой поток энергии, падающий на произвольно ориентированную малую площадку единичной площади.
Связанные понятия
Фотометри́ческая величина́ — аддитивная физическая величина, определяющая временно́е, пространственное, спектральное распределение энергии оптического излучения и свойств веществ, сред и тел как посредников переноса или приемников энергии.
Фотоны, которые мигрируют в биологических тканях могут быть описаны при помощи численного моделирования методом Монте Карло или аналитическим уравнением переноса излучения (УПИ). Однако, УПИ трудно решается без применения упрощений (приближений). Стандартным методом упрощения УПИ является диффузионное приближение. Общее решение уравнения диффузии для фотонов получается быстрее, но менее точно чем методом Монте Карло.
Упоминания в литературе
Связанные понятия (продолжение)
γ4), радиационное затухание важно для ускорителей лёгких ультрарелятивистских частиц (электронные синхротроны), и несущественно для адронных машин.
Ниже приведены примеры уравнений непрерывности, которые выражают одинаковую идею непрерывного изменения некоторой величины. Уравнения непрерывности — (сильная) локальная форма законов сохранения.
В теории поля представление системы зарядов в виде некоторых квадрупо́лей, аналогично представлению её в виде системы диполей, используется для приближённого расчёта создаваемого ей поля и излучения. Более общим представлением является разложение системы на мультиполи, соответствующее разложению потенциалов в ряд Тейлора по некоторым переменным. Квадруполь — частный случай мультиполя. Квадрупольное рассмотрение системы оказывается особенно важным в том случае, когда её дипольный момент и заряд равны.
Эта статья — об энергетическом спектре квантовой системы. О распределении частиц по энергиям в излучении см. Спектр, Спектр излучения. Об энергетическом спектре сигнала см. Спектральная плотность.Энергетический спектр — набор возможных энергетических уровней квантовой системы.
Плотность потока в чем измеряется
Излучаемые электромагнитные волны несут с собой энергию.
Плотность потока излучения
Есть поверхность площадью S, через которую электромагнитные волны переносят энергию.
Прямые линии указывают направления распространения электромагнитных волн.
Это лучи — линии, перпендикулярные поверхностям, во всех точках которых колебания происходят в одинаковых фазах.
Такие поверхности называются волновыми поверхностями.
Плотностью потока электромагнитного излучения I называют отношение электромагнитной энергии ΔW, проходящей за время Δt через перпендикулярную лучам поверхность площадью S, к произведению площади S на время Δt:
Фактически это мощность электромагнитного излучения (энергия в единицу времени), проходящего через единицу площади поверхности.
Плотность потока излучения в СИ выражают в ваттах на квадратный метр (Вт/м 2 ).
Иногда эту величину называют интенсивностью волны.
Выразим I через плотность электромагнитной энергии и скорость ее распространения с.
Выберем поверхность площадью S, перпендикулярную лучам, и построим на ней как на основании цилиндр с образующей cΔt.
Объем цилиндра ΔV = ScΔt.
Энергия электромагнитного поля внутри цилиндра равна произведению плотности энергии на объем: ΔW = wcΔtS.
Вся эта энергия за время Δt пройдет через правое основание цилиндра.
Поэтому
т. е. плотность потока излучения равна произведению плотности электромагнитной энергии на скорость ее распространения.
Точечный источник излучения
Источники излучения электромагнитных волн могут быть весьма разнообразными.
Простейшим является точечный источник.
Источник излучения считается точечным, если его размеры много меньше расстояния, на котором оценивается его действие.
Кроме того, предполагается, что такой источник посылает электромагнитные волны по всем направлениям с одинаковой интенсивностью.
Точечный источник — это модель реального источника, как и другие модели, принятые в физике: материальная точка, идеальный газ и т. д.
Звезды излучают свет, т. е. электромагнитные волны.
Так как расстояния до звезд в огромное число раз превышают их размеры, то именно звезды представляют собой лучшее реальное воплощение точечных источников.
Зависимость плотности потока излучения от расстояния до точечного источника
Энергия, которую переносят электромагнитные волны, с течением времени распределяется по все большей и большей поверхности.
Поэтому энергия, передаваемая через поверхность единичной площадки за единицу времени, т. е. плотность потока излучения, уменьшается по мере удаления от источника.
Плотность потока излучения от точечного источника убывает обратно пропорционально квадрату расстояния до источника.
Зависимость плотности потока излучения от частоты.
Излучение электромагнитных волн происходит при ускоренном движении заряженных частиц.
Напряженность электрического поля Е и магнитная индукция В электромагнитной волны пропорциональны ускорению а излучающих частиц.
Ускорение при гармонических колебаниях пропорционально квадрату частоты.
Поэтому напряженность электрического поля и магнитная индукция также пропорциональны квадрату частоты
Плотность энергии электрического поля пропорциональна квадрату напряженности поля.
Энергия магнитного поля, как это можно показать, пропорциональна квадрату магнитной индукции.
Полная плотность энергии электромагнитного поля равна сумме плотностей энергий электрического и магнитного полей.
Плотность потока излучения (I) пропорциональна четвертой степени частоты (ω).
При увеличении частоты колебаний заряженных частиц в 2 раза излучаемая энергия возрастает в 16 раз!
В антеннах радиостанций поэтому возбуждают колебания больших частот: от десятков тысяч до десятков миллионов герц.
Итак, электромагнитные волны переносят энергию.
Плотность потока излучения (интенсивность волны) равна произведению плотности энергии на скорость ее распространения.
Интенсивность волны пропорциональна четвертой степени частоты и убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника.
Плотность потока
Пло́тность пото́ка — общий базовый физический термин, который используется в следующих областях:
См. также
Полезное
Смотреть что такое «Плотность потока» в других словарях:
плотность потока — В магнетизме, число линий потока на единицу площади, проходящих через поперечное сечение под прямым углом. Это определяется как В = μH, где μ и H — проницаемость и интенсивность магнитного поля соответственно. [http://www.manual steel … Справочник технического переводчика
Плотность потока — Flux density Плотность потока. В магнетизме, число линий потока на единицу площади, проходящих через поперечное сечение под прямым углом. Это определяется как В = μH, где μ и H проницаемость и интенсивность магнитного поля соответственно.… … Словарь металлургических терминов
плотность потока — srauto tankis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Dydžio kiekis, per vienetinį laiko tarpą statmenai perėjęs per vienetinį plotą. Matavimo vienetas: [dydžio vienetas]/(s · m²). atitikmenys: angl. flux density vok.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
плотность потока — srauto tankis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. flux density vok. Flußdichte, f rus. плотность потока, f pranc. densité de flux, f … Fizikos terminų žodynas
Плотность потока — количество вещества или энергии, протекающее через единицу поперечного сечения потока в единицу времени … Толковый словарь по почвоведению
Плотность потока энергии — Размерность MT−3 Единицы измерения СИ Вт/м2 … Википедия
плотность потока предметов производства — плотность потока Отношение максимального линейного размера предмета производства в направлении движения их потока к шагу ротора. [ГОСТ 14334 87] Тематики роторные и роторно конвейерные линии Синонимы плотность потока … Справочник технического переводчика
плотность потока частиц — плотность потока частиц; отрасл. поток частиц Рассчитанное на единицу площади поперечного сечения элементарной сферы число частиц, проницающих в единицу времени в объем этой сферы. Примечание. Аналогично определяется понятие плотность потока… … Политехнический терминологический толковый словарь
Плотность потока нейтронов генератора — Количество нейтронов, проходящих через единицу поверхности в единицу времени. Примечание. Плотность потока нейтронов выражается в нейтр/(м2×с) Источник: ГОСТ 21171 80: Генераторы нейтронов. Типы и параметры оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
плотность потока объемного излучения — плотность потока объемного излучения; плотность объемного излучения Поток объемного излучения, отнесенный к единице объема излучающей среды … Политехнический терминологический толковый словарь