$z-$ દિશામાં ગતિ કરતા સમતલ $EM$ તરંગને $\vec E = E_0 \sin(kz - \omega t)\hat i$ અને $\vec B = B_0 \sin(kz - \omega t)\hat j$ દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે. સાબિત કરો કે:
$(i)$ તરંગની સરેરાશ ઉર્જા ઘનતા $U_{av} = \frac{1}{4} \epsilon_0 E_0^2 + \frac{1}{4} \frac{B_0^2}{\mu_0}$ છે.
$(ii)$ તરંગની સમય-સરેરાશ તીવ્રતા $I_{av} = \frac{1}{2} c \epsilon_0 E_0^2$ છે.

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(N/A) $(i)$ વિદ્યુતક્ષેત્ર $E$ સાથે સંકળાયેલ ઉર્જા ઘનતા $u_E = \frac{1}{2} \epsilon_0 E^2$ છે અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર $B$ સાથે સંકળાયેલ ઉર્જા ઘનતા $u_B = \frac{1}{2} \frac{B^2}{\mu_0}$ છે.
કુલ તત્કાલીન ઉર્જા ઘનતા $u = u_E + u_B = \frac{1}{2} \epsilon_0 E^2 + \frac{1}{2} \frac{B^2}{\mu_0}$ છે.
સમતલ તરંગ માટે,$E = E_0 \sin(kz - \omega t)$ અને $B = B_0 \sin(kz - \omega t)$ છે.
એક ચક્ર પર $\sin^2(kz - \omega t)$ ની સમય સરેરાશ $\frac{1}{2}$ છે.
તેથી,$\langle E^2 \rangle = \frac{E_0^2}{2}$ અને $\langle B^2 \rangle = \frac{B_0^2}{2}$ થાય.
આ કિંમતોને સરેરાશ ઉર્જા ઘનતાના સમીકરણમાં મૂકતા:
$U_{av} = \langle u_E \rangle + \langle u_B \rangle = \frac{1}{2} \epsilon_0 \left( \frac{E_0^2}{2} \right) + \frac{1}{2 \mu_0} \left( \frac{B_0^2}{2} \right) = \frac{1}{4} \epsilon_0 E_0^2 + \frac{1}{4} \frac{B_0^2}{\mu_0}$.
$(ii)$ $E_0 = c B_0$ હોવાથી,$B_0 = \frac{E_0}{c}$ મળે. વળી,$c^2 = \frac{1}{\mu_0 \epsilon_0}$ હોવાથી,$\frac{1}{\mu_0} = c^2 \epsilon_0$ થાય.
ઉર્જા ઘનતાના સૂત્રમાં $B_0$ અને $\frac{1}{\mu_0}$ ની કિંમત મૂકતા:
$U_{av} = \frac{1}{4} \epsilon_0 E_0^2 + \frac{1}{4} (c^2 \epsilon_0) \left( \frac{E_0}{c} \right)^2 = \frac{1}{4} \epsilon_0 E_0^2 + \frac{1}{4} \epsilon_0 E_0^2 = \frac{1}{2} \epsilon_0 E_0^2$.
તીવ્રતા $I_{av}$ એ એકમ સમયમાં એકમ ક્ષેત્રફળમાંથી પસાર થતી ઉર્જા છે,જે $I_{av} = U_{av} \cdot c$ દ્વારા અપાય છે.
તેથી,$I_{av} = \left( \frac{1}{2} \epsilon_0 E_0^2 \right) c = \frac{1}{2} c \epsilon_0 E_0^2$.

Explore More

Similar Questions

વિદ્યુતચુંબકીય તરંગમાં,વિદ્યુતક્ષેત્ર $\vec{E}$ અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર $\vec{B}$ ઉદગમની નજીકના વિસ્તારમાં કેવી રીતે દોલન કરે છે?

જ્યારે વિદ્યુતચુંબકીય તરંગ આયનોસ્ફિયરના આયોનાઇઝડ સ્તરમાં દાખલ થાય છે,ત્યારે આયોનાઇઝડ સ્તરની સાપેક્ષ પરમિટીવિટી:

મુક્ત અવકાશમાં વિદ્યુતચુંબકીય તરંગ માટે વિદ્યુતક્ષેત્ર $E = i 30 \cos (k z - 5 \times 10^8 t)$ છે,જ્યાં $E$ નું મૂલ્ય $V/m$ માં છે. તરંગ સદિશ $k$ નું મૂલ્ય કેટલું હશે? (મુક્ત અવકાશમાં વિદ્યુતચુંબકીય તરંગનો વેગ $= 3 \times 10^8 \ m/s$)

એક વિદ્યુતચુંબકીય તરંગ શૂન્યાવકાશમાં $-\hat{j}$ દિશામાં પ્રસરણ પામે છે. તરંગનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર $\vec{B} = (2 \times 10^{-8}) \cos [\pi \times 10^{15}(t + \frac{y}{c})] \hat{k} \text{ T}$ દ્વારા આપવામાં આવે છે. આ તરંગનું વિદ્યુત ક્ષેત્ર $\vec{E}$ શું હશે? $(c = \text{પ્રકાશની ઝડપ})$

વિદ્યુતચુંબકીય તરંગનું ગાણિતિક નિરૂપણ બે સમીકરણો $E = E_{max} \cos(kx - \omega t)$ અને $B = B_{max} \cos(kx - \omega t)$ દ્વારા આપવામાં આવે છે,જ્યાં $E_{max}$ એ વિદ્યુતક્ષેત્રનો કંપવિસ્તાર છે અને $B_{max}$ એ ચુંબકીય ક્ષેત્રનો કંપવિસ્તાર છે. $E_{max}$ અને સાર્વત્રિક અચળાંકો $\mu_0, \epsilon_0$ ના પદોમાં તીવ્રતા $I$ શું છે?

Vedclass Products

For Students

Vedclass Test Series

Mock tests in real JEE/NEET style with performance analysis. 5-day free trial.

Start Free Trial
For Teachers

Exam Paper Generator

Generate Set A/B/C/D exam papers from 7.5L+ questions in 2 minutes. 3 chapters free.

Try Free
For Institutes

Online Exam Module

Live online exams with unlimited students, 360° analytics & white-label branding.

See Demo