UK 
EnglishТипова
Polski📡 Хвилі Максвелла
Спостерігайте за поширенням електромагнітних хвиль: поля E і B коливаються перпендикулярно. Перемикайте лінійну/кругову поляризацію.
Схожі симуляції
Про цю симуляцію
Ця симуляція візуалізує електромагнітну хвилю точно так, як її передбачають рівняння Максвелла: пов'язане коливання електричного поля E (червоне) та магнітного поля B (синє), кожне з яких перпендикулярне до іншого і до напрямку поширення +z. Поєднання закону Фарадея та закону Ампера-Максвелла дає хвильове рівняння, розв'язки якого поширюються зі швидкістю c = 1/√(ε₀μ₀) ≈ 3×10⁸ м/с — швидкістю світла у вакуумі — при цьому відношення амплітуд полів E₀/B₀ завжди дорівнює c.
🔬 Що показує
Червоні стрілки простежують поле E, а сині стрілки — поле B уздовж осі поширення. Перемикання «Плоска хвиля» показує хвилю сталої амплітуди, тоді як «Сферичне спадання» застосовує обвідну на кшталт 1/r, тож стрілки зменшуються далі від джерела, імітуючи, як реальна хвиля точкового джерела поширюється й слабшає з відстанню.
🎮 Як користуватися
Використовуйте кнопки «Лінійна» / «Кругова», щоб перемикати поляризацію, та «Плоска хвиля» / «Сферичне спадання», щоб перемикати тип хвилі. Повзунок частоти f (1–10 одиниць) змінює щільність упаковки коливань і оновлює живий показник довжини хвилі λ, тоді як амплітуда A (0,2–2,0) масштабує силу поля. Пауза (P) зупиняє анімацію, а Скидання (R) перезапускає фазу з нуля.
💡 Чи знали ви?
Кожен колір світла, кожен радіосигнал і кожен рентгенівський промінь — це те саме фізичне явище — різниться лише частота f, а довжина хвилі завжди дається як λ = c/f. Кругова поляризація, показана тут як вектор поля E, що описує гвинтову лінію, — це просто дві лінійні хвилі, зсунуті по фазі на 90°, і саме так спроєктовано багато антен супутникового ТБ і Wi-Fi для зменшення втрат сигналу через невідповідність орієнтації.
Часті запитання
Чому поля E і B завжди перпендикулярні одне до одного?
Це прямо випливає з рівнянь Максвелла. Закон Фарадея (∇×E = −∂B/∂t) та закон Ампера-Максвелла (∇×B = μ₀ε₀ ∂E/∂t) описують, як змінне поле E створює закручене поле B і навпаки. Розв'язуючи їх разом для хвилі, що рухається вздовж +z, отримуємо, що E і B лежать у площині, перпендикулярній до z, і перпендикулярні одне до одного — тому електромагнітні хвилі називають поперечними.
Чому хвиля завжди рухається з однаковою швидкістю c?
Об'єднання двох рівнянь ротора дає хвильове рівняння ∂²E/∂z² = μ₀ε₀ ∂²E/∂t², швидкість поширення якого фіксована сталими μ₀ (магнітна проникність вакууму) та ε₀ (електрична проникність вакууму): c = 1/√(ε₀μ₀) ≈ 3×10⁸ м/с. Оскільки це універсальні сталі, кожна електромагнітна хвиля у вакуумі — радіо, світло, рентген — рухається з точно такою швидкістю незалежно від частоти.
Яка різниця між лінійною та круговою поляризацією?
При лінійній поляризації поле E коливається туди-сюди вздовж однієї фіксованої осі, поки хвиля поширюється. При круговій поляризації вектор поля E натомість стабільно обертається в міру просування хвилі, тож його кінець описує гвинтову лінію в просторі — математично це сума двох лінійних хвиль однакової амплітуди, зсунутих по фазі на 90°. Кнопки симуляції «Лінійна» та «Кругова» перемикають безпосередньо між цими двома випадками.
Що фізично означає співвідношення E₀/B₀ = c?
Це означає, що амплітуди електричного і магнітного полів пов'язані: для будь-якої електромагнітної хвилі у вакуумі ділення пікового електричного поля (у В/м) на пікове магнітне поле (у Тл) завжди дає швидкість світла. Оскільки c — таке велике число, числове значення E завжди набагато більше за B для тієї самої хвилі — вони несуть однакову фізичну значущість, просто виражену в різних одиницях.
Що представляє режим «сферичного спадання»?
Справді локалізоване джерело, як-от антена чи атом, що випромінює світло, випромінює енергію назовні у вигляді розширюваних хвильових фронтів, амплітуда яких спадає з відстанню так, щоб повна енергія зберігалася на зростаючій сфері. Симуляція наближає це обвідною, яка стискається як 1/(1 + z/масштаб) у міру віддалення від джерела, на противагу режиму «Плоска хвиля», що зберігає амплітуду сталою всюди, як ідеалізоване наближення для хвилі дуже далеко від свого джерела або між паралельними пластинами.