Bab 12 Gelombang Elektromagnetik OVERVIEW Bab 12 Gelombang Elektromagnetik Persamaan Maxwell GEM Bidang dan Kecepatan Cahaya Spektrum Elektromagnetik

PERSAMAAN MAXWELL Hubungan antara medan listrik, medan magnetik dan sumber-sumbernya dapat dinyatakan secara terpadu dalam empat persamaan Maxwell. Dalam bab ini persamaan Maxwell digunakan sebagai dasar teori untuk memahami gelombang elektromagnetik.

Sebuah kapasitor yang di-charged oleh arus ic memiliki arus pergeseran iD = e A dE/dt. Perubahan medan E ini dapat dianggap sebagai sumber medan magnetik antara dua buah plat kapasitor.

q = (e A / d ) (E d ) = e E A = e F E dan ARUS PERGESERAN iD = e A dE/dt Dari persamaan C = e A / d and DV = E d Kita dapat menggunakan q = C V untuk mendapatkan q = (e A / d ) (E d ) = e E A = e F E dan dari iC = dq / dt = e A dE / dt = e dF E / dt = iD Kita telah menyaksikan bahwa perubahan medan E dapat menghasilkan medan B dan dari hukum Faraday perubahan medan B dapat menghasilkan medan E (atau tge)

Sebuah muka gelombang elektromagnetik Sebuah muka gelombang elektromagnetik. Bidang yang menyatakan muka gelombang (berwarna kuning) bergerak ke kanan dengan laju c. Medan E dan B adalah homogen pada daerah di belakang muka gelombang itu tetapi sama dengan nol di setiap tempat di depan muka gelombang tersebut.

Permukaan Gaussian untuk sebuah gelombang elektromagnetik bidang. Fluks listrik total dan fluks magnetik total yang melalui permukaan itu keduanya adalah nol.

ò E dl = - d FB /dt Menerapkan hk Faraday pd sebuah gelombang bidang. 1. ò E o dl = -Ea (cos 90o = 0) Dalam waktu dt muka gelombang itu bergerak ke kanan sejauh c dt. Flux magnetik yang melalui segiempat siku-siku dalam bidang xy bertambah sebanyak d FB yang sama dengan medan B yang melalui segiempat siku-siku yang dinaungi oleh luas ac dt, yakni, d FB = Bac dt. -d FB / dt = -Bac dan E = Bc

Menerapkan hukum Ampere pd sebuah gelombang bidang. ò B dl = mo eo d FE /dt 1. ò B o dl = Ba (cos 90o = 0) 2.Dalam waktu dt muka gelombang itu bergerak ke kanan sejauh c dt. Fluks listrik yang melalui segi empat siku-siku dalam bidang xz bertambah sebanyak dFE yang sama dengan E yang melalui segi empat siku-siku yang dinaungi oleh luas ac dt, yakni: d FE = Eac dt. d FE / dt = Eac. Ba = mo eo Eac  B = mo eo E c dari E = Bc dan B = mo eo E c diperoleh c = 1 / (mo eo)1/2 c = 3.00 (10)8 m/sec

Faraday’s law applied to a rectangle with height a and width Dx parallel to the xy-plane.

Ampere’s law applied to a rectangle with height a and width Dx parallel to the xz-plane.

Representation of the electric and magnetic fields in a propagating wave. One wavelength is shown at time t = 0. Propagation direction is E x B.

Wave front at time dt after it passes through a stationary plane with area A. The volume between the plane and the wave front contains an amount of electromagnetic energy uAc dt.

A standing electromagnetic wave does not propagate along the x-axis; instead, at every point on the x-axis the E and B fields simply oscillate.

Examples of standing electromagnetic waves Microwave ovens have a standing wave with l = 12.2 cm, a wavelength that is strongly absorbed by water in foods. Because the wave has nodes (zeros) every 6.1 cm the food must be rotated with cooking to avoid cold spots! Lasers are made of cavities of length L with highly reflecting mirrors at each end to reflect waves with wavelengths that satisfy L = m l / 2, where m = 1, 2, 3, … C 2009 J. Becker

The electromagnetic spectrum The electromagnetic spectrum. The frequencies and wavelengths found in nature extend over a wide range. The visible wavelengths extend from approximately 400 nm (blue) to 700 nm (red).

One cycle in the production of an electro-magnetic wave by an oscillating electric dipole antenna. The red arrows represent the E field. (B not shown.)

OVERVIEW Review See www.physics.edu/becker/physics51 C 2009 J. Becker