Elektromagnit to'lqin nima va u qanday hosil bo'ladi? Elektromagnit to'lqinlar qanday "paydo bo'ldi"? Elektromagnit nurlanish va uning turlari

M. Faraday maydon tushunchasini kiritdi:

statsionar zaryad atrofida elektrostatik maydon paydo bo'ladi;

Harakatlanuvchi zaryadlar (oqim) atrofida magnit maydon paydo bo'ladi.

1830 yilda M. Faraday elektromagnit induksiya hodisasini kashf etdi: o'zgarganda magnit maydon girdob paydo bo'ladi elektr maydoni.

2.7-rasm - Vorteks elektr maydoni

Qayerda,
- elektr maydon kuchi vektori,
- magnit induksiya vektori.

O'zgaruvchan magnit maydon vorteks elektr maydonini hosil qiladi.

1862 yilda D.K. Maksvell gipotezani ilgari surdi: elektr maydoni o'zgarganda, vorteks magnit maydoni paydo bo'ladi.

Yagona elektromagnit maydon g'oyasi paydo bo'ldi.

2.8-rasm - Birlashtirilgan elektromagnit maydon.

O'zgaruvchan elektr maydoni vorteks magnit maydonini hosil qiladi.

Elektromagnit maydon- bu materiyaning maxsus shakli - elektr va magnit maydonlarining kombinatsiyasi. O'zgaruvchan elektr va magnit maydonlar bir vaqtning o'zida mavjud bo'lib, bitta elektromagnit maydon hosil qiladi. Bu material:

Har ikkala harakatsiz va harakatlanuvchi zaryadlarda o'zini namoyon qiladi;

Yuqori, lekin cheklangan tezlikda tarqaladi;

Bu bizning xohishimiz va xohishimizdan qat'iy nazar mavjud.

Zaryadlash tezligi nolga teng bo'lsa, faqat elektr maydoni mavjud. Doimiy zaryad tezligida elektromagnit maydon paydo bo'ladi.

Zaryadning tezlashtirilgan harakati bilan kosmosda cheklangan tezlikda tarqaladigan elektromagnit to'lqin chiqariladi. .

Elektromagnit to'lqinlar g'oyasini ishlab chiqish Maksvellga tegishli, ammo Faraday ularning mavjudligini allaqachon taxmin qilgan, garchi u asarni nashr etishdan qo'rqsa ham (u o'limidan 100 yildan ko'proq vaqt o'tgach o'qilgan).

Elektromagnit to'lqinning paydo bo'lishining asosiy sharti elektr zaryadlarining tezlashtirilgan harakatidir.

Elektromagnit to'lqin nima ekanligini quyidagi misol yordamida osongina tasvirlash mumkin. Agar siz toshni suv yuzasiga tashlasangiz, sirtda to'lqinlar paydo bo'lib, aylana bo'ylab tarqaladi. Ular o'zlarining kelib chiqish manbasidan (bezovtalanish) ma'lum bir tarqalish tezligi bilan harakat qilishadi. Elektromagnit to'lqinlar uchun buzilishlar kosmosda harakatlanadigan elektr va magnit maydonlardir. Vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadigan elektromagnit maydon, albatta, o'zgaruvchan magnit maydonning paydo bo'lishiga olib keladi va aksincha. Bu sohalar bir-biri bilan bog'liq.

Elektromagnit to'lqinlar spektrining asosiy manbai Quyosh yulduzidir. Elektromagnit to'lqinlar spektrining bir qismi inson ko'ziga ko'rinadi. Bu spektr 380...780 nm diapazonida yotadi (2.1-rasm). Ko'rinadigan spektrda ko'z yorug'likni boshqacha his qiladi. Turli to'lqin uzunliklariga ega bo'lgan elektromagnit tebranishlar turli rangdagi yorug'lik hissini keltirib chiqaradi.

2.9-rasm - Elektromagnit to'lqinlar spektri

Elektromagnit to'lqin spektrining bir qismi radiotelevidenie va aloqa maqsadlarida ishlatiladi. Elektromagnit to'lqinlarning manbai elektr zaryadlari tebranadigan sim (antenna) dir. Sim yaqinida boshlangan maydon hosil bo'lish jarayoni asta-sekin, nuqta-nuqta, butun bo'shliqni qamrab oladi. Chastota qanchalik baland o'zgaruvchan tok, simdan o'tib, elektr yoki magnit maydon hosil qilsa, sim tomonidan yaratilgan ma'lum uzunlikdagi radio to'lqinlar qanchalik kuchliroq bo'ladi.

Radio(lat. radio - nur sochadi, nurlar chiqaradi ← radius - nur) - signal tashuvchisi sifatida kosmosda erkin tarqaladigan radio to'lqinlar qo'llaniladigan simsiz aloqa turi.

Radio to'lqinlari(radiodan...), toʻlqin uzunligi > 500 mkm boʻlgan elektromagnit toʻlqinlar (chastota)< 6×10 12 Гц).

Radioto'lqinlar vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadigan elektr va magnit maydonlardir. Radioto'lqinlarning erkin fazoda tarqalish tezligi 300 000 km/s. Bundan radioto'lqin uzunligini (m) aniqlash mumkin.

l=300/f, bu erda - chastota (MGts)

Telefon suhbati vaqtida havodagi tovush tebranishlari mikrofon yordamida abonent uskunasiga simlar orqali uzatiladigan tovush chastotasining elektr tebranishlariga aylantiriladi. U erda, liniyaning boshqa uchida, ular telefon emitentidan foydalanib, abonent tomonidan tovush sifatida qabul qilinadigan havo tebranishlariga aylantiriladi. Telefoniyada kontaktlarning zanglashiga olib keladigan aloqa vositalari simlar, radioeshittirishda - radioto'lqinlardir.

Har qanday radiostansiya uzatuvchisining "yuragi" generatordir - ma'lum bir radiostansiya uchun yuqori, ammo qat'iy doimiy chastotali tebranishlarni ishlab chiqaradigan qurilma. Kerakli quvvatga qadar kuchaytirilgan ushbu radiochastota tebranishlari antennaga kiradi va uni o'rab turgan bo'shliqda aynan bir xil chastotali elektromagnit tebranishlarni - radio to'lqinlarni qo'zg'atadi. Radiostansiya antennasidan radioto'lqinlarni olib tashlash tezligi yorug'lik tezligiga teng: 300 000 km / s, bu havodagi tovush tarqalishidan deyarli million marta tezroq. Bu shuni anglatadiki, agar uzatuvchi Moskva radioeshittirish stantsiyasida ma'lum bir vaqtda yoqilgan bo'lsa, uning radio to'lqinlari Vladivostokga 1/30 sekunddan kamroq vaqt ichida etib boradi va bu vaqt ichida ovoz faqat 10-ga tarqaladi. 11 m.

Radio to'lqinlari nafaqat havoda, balki havo yo'q joyda, masalan, kosmosda ham tarqaladi. Bu ular bilan farq qiladi tovush to'lqinlari, buning uchun havo yoki boshqa zich muhit, masalan, suv juda zarur.

Elektromagnit to'lqin - kosmosda tarqaladigan elektromagnit maydon (vektorlarning tebranishlari
). Zaryad yaqinida elektr va magnit maydonlar p/2 fazali siljish bilan o'zgaradi.

2.10-rasm - Birlashtirilgan elektromagnit maydon.

Zaryaddan katta masofada elektr va magnit maydonlar fazada o'zgaradi.

2.11-rasm - Elektr va magnit maydonlarning fazadagi o'zgarishi.

Elektromagnit to'lqin ko'ndalang. Elektromagnit to'lqin tezligining yo'nalishi vektor gimlet dastagini burishda o'ng vintning harakat yo'nalishiga to'g'ri keladi. vektorga .

2.12-rasm - Elektromagnit to'lqin.

Bundan tashqari, elektromagnit to'lqinda bu munosabat qondiriladi
, bu erda c - yorug'likning vakuumdagi tezligi.

Maksvell elektromagnit to'lqinlarning energiyasi va tezligini nazariy jihatdan hisoblab chiqdi.

Shunday qilib, to'lqin energiyasi chastotaning to'rtinchi kuchiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Bu shuni anglatadiki, to'lqinni osonroq aniqlash uchun u yuqori chastotali bo'lishi kerak.

Elektromagnit toʻlqinlar G. Gerts (1887) tomonidan kashf etilgan.

Yopiq tebranish davri elektromagnit to'lqinlarni chiqarmaydi: kondansatkichning elektr maydonining barcha energiyasi bobinning magnit maydonining energiyasiga aylanadi. Tebranish chastotasi tebranish davrining parametrlari bilan belgilanadi:
.

2.13-rasm - tebranish sxemasi.

Chastotani oshirish uchun L va C ni kamaytirish kerak, ya'ni. to'g'ri sim uchun lasan ochish va, chunki
, plitalarning maydonini kamaytiring va ularni bir-biriga yoying maksimal masofa. Bundan ko'rishimiz mumkinki, biz asosan to'g'ri o'tkazgichga ega bo'lamiz.

Bunday qurilma Hertz vibratori deb ataladi. O'rtasi kesilgan va yuqori chastotali transformatorga ulangan. Kichik to'p o'tkazgichlari o'rnatilgan simlarning uchlari o'rtasida elektromagnit to'lqinning manbai bo'lgan elektr uchqun otilib chiqadi. To'lqin shunday tarqaladiki, elektr maydon kuchlari vektori o'tkazgich joylashgan tekislikda tebranadi.

2.14-rasm - Gerts vibratori.

Agar siz bir xil o'tkazgichni (antennani) emitentga parallel ravishda joylashtirsangiz, undagi zaryadlar tebranishni boshlaydi va o'tkazgichlar orasiga zaif uchqunlar sakrab chiqadi.

Gerts elektromagnit to'lqinlarni eksperimental ravishda kashf etdi va ularning tezligini o'lchadi, bu Maksvell tomonidan hisoblangan va c = 3 ga teng bo'lgan tezlikka to'g'ri keldi. 10 8 m/s.

O'zgaruvchan elektr maydoni o'zgaruvchan magnit maydonni hosil qiladi, bu esa o'z navbatida o'zgaruvchan elektr maydonini hosil qiladi, ya'ni maydonlardan birini qo'zg'atuvchi antenna bitta maydon paydo bo'lishiga olib keladi. elektromagnit maydon. Bu maydonning eng muhim xususiyati shundaki, u elektromagnit to'lqinlar shaklida tarqaladi.

Yo'qotishsiz muhitda elektromagnit to'lqinlarning tarqalish tezligi muhitning nisbiy dielektrik va magnit o'tkazuvchanligiga bog'liq. Havo uchun muhitning magnit o'tkazuvchanligi birlikka teng, shuning uchun bu holda elektromagnit to'lqinlarning tarqalish tezligi yorug'lik tezligiga teng.

Antenna yuqori chastotali generator tomonidan quvvatlanadigan vertikal sim bo'lishi mumkin. Generator o'tkazgichdagi erkin elektronlarning harakatini tezlashtirish uchun energiya sarflaydi va bu energiya o'zgaruvchan elektromagnit maydonga, ya'ni elektromagnit to'lqinlarga aylanadi. Jeneratör oqimining chastotasi qanchalik yuqori bo'lsa, elektromagnit maydon tezroq o'zgaradi va to'lqinlarning shifo jarayoni qanchalik kuchli bo'ladi.

Antenna simi elektr maydoni kabi ulangan, elektr uzatish liniyalari musbatdan boshlanib, manfiy zaryadlar bilan tugaydigan va magnit maydon, uning chiziqlari sim oqimi atrofida yopiladi. Tebranish davri qanchalik qisqa bo'lsa, bog'langan maydonlar energiyasining simga (ya'ni generatorga) qaytishi uchun shunchalik kam vaqt qoladi va u elektromagnit to'lqinlar shaklida yanada tarqaladigan erkin maydonlarga aylanadi. Elektromagnit to'lqinlarning samarali nurlanishi to'lqin uzunligi va chiqaradigan simning uzunligi mutanosib bo'lgan holda sodir bo'ladi.

Shunday qilib, buni aniqlash mumkin radio to'lqini- bu emitent va kanal hosil qiluvchi qurilmalar bilan bog'liq bo'lmagan, tebranish chastotasi 10 -3 dan 10 12 Gts gacha bo'lgan to'lqin shaklida kosmosda erkin tarqaladigan elektromagnit maydon.

Antennadagi elektronlarning tebranishlari davriy ravishda o'zgarib turadigan EMF manbai tomonidan yaratiladi. T. Agar bir lahzada antennadagi maydon maksimal qiymatga ega bo'lsa, u bir muncha vaqt o'tgach bir xil qiymatga ega bo'ladi T. Bu vaqt ichida antennada dastlab mavjud bo'lgan elektromagnit maydon masofaga siljiydi

l = yT (1)

Maydon bir xil qiymatga ega bo'lgan fazodagi ikkita nuqta orasidagi minimal masofa deyiladi to'lqin uzunligi.(1) dan kelib chiqqan holda, to'lqin uzunligi λ uning tarqalish tezligiga va antennadagi elektronlarning tebranish davriga bog'liq. Chunki chastota joriy f = 1/T, keyin to'lqin uzunligi λ = υ / f .

Radioaloqa quyidagi asosiy qismlarni o'z ichiga oladi:

Transmitter

Qabul qiluvchi

Radioto'lqinlar tarqaladigan muhit.

Transmitter va qabul qilgich radio aloqasining boshqariladigan elementlari hisoblanadi, chunki siz uzatuvchi quvvatini oshirishingiz, samaraliroq antennani ulashingiz va qabul qilgichning sezgirligini oshirishingiz mumkin. Vositachi radio aloqaning boshqarilmaydigan elementidir.

Radioaloqa liniyasi va simli liniyalar o'rtasidagi farq shundaki, simli liniyalarda boshqariladigan elementlar (ularning elektr parametrlarini o'zgartirishingiz mumkin) bo'lgan simlar yoki kabellar birlashtiruvchi aloqa sifatida ishlatiladi.

Elektromagnit to'lqinlar fazoda oʻzgaruvchan elektromagnit maydonning tarqalish jarayonidir. Nazariy jihatdan elektromagnit to‘lqinlarning mavjudligini 1865-yilda ingliz olimi Maksvell bashorat qilgan bo‘lib, ular birinchi marta 1888-yilda nemis olimi Gerts tomonidan eksperimental ravishda olingan.

Maksvell nazariyasidan vektorlarning tebranishlarini tavsiflovchi formulalar va. Eksa bo'ylab tarqaladigan tekis monoxromatik elektromagnit to'lqin x, tenglamalar bilan tavsiflanadi

Bu yerga E Va H- oniy qiymatlar va E m va H m - elektr va magnit maydon kuchining amplituda qiymatlari, ω - dumaloq chastota, k- to'lqin raqami. Bir xil chastota va fazaga ega vektorlar va tebranishlar o'zaro perpendikulyar va vektorga perpendikulyar bo'ladi - to'lqinning tarqalish tezligi (3.7-rasm). Ya'ni, elektromagnit to'lqinlar ko'ndalang.

Vakuumda elektromagnit to'lqinlar tezlik bilan tarqaladi. Dielektrik doimiy bo'lgan muhitda ε va magnit o'tkazuvchanligi µ elektromagnit to'lqinning tarqalish tezligi quyidagilarga teng:

Elektromagnit tebranishlarning chastotasi, shuningdek, to'lqin uzunligi, printsipial jihatdan, har qanday bo'lishi mumkin. To'lqinlarni chastota (yoki to'lqin uzunligi) bo'yicha tasniflash elektromagnit to'lqin shkalasi deb ataladi. Elektromagnit to'lqinlar bir necha turlarga bo'linadi.

Radio to'lqinlari to'lqin uzunligi 10 3 dan 10 -4 m gacha.

Yengil to'lqinlar o'z ichiga oladi:

rentgen nurlanishi - .

Yorug'lik to'lqinlari - bu spektrning infraqizil, ko'rinadigan va ultrabinafsha qismlarini o'z ichiga olgan elektromagnit to'lqinlar. Ko'rinadigan spektrning asosiy ranglariga mos keladigan vakuumdagi yorug'likning to'lqin uzunliklari quyidagi jadvalda ko'rsatilgan. To'lqin uzunligi nanometrlarda berilgan.

Jadval

Yorug'lik to'lqinlari elektromagnit to'lqinlar bilan bir xil xususiyatlarga ega.

1. Yorug'lik to'lqinlari ko'ndalang.

2. Yorug'lik to'lqinida vektorlar va tebranishlar.

Tajriba shuni ko'rsatadiki, barcha turdagi effektlar (fiziologik, fotokimyoviy, fotoelektrik va boshqalar) tebranishlar tufayli yuzaga keladi. elektr vektor. U chaqiriladi yorug'lik vektori .

Yorug'lik vektorining amplitudasi E m ko'pincha harf bilan belgilanadi A va (3.30) tenglama o'rniga (3.24) tenglama qo'llaniladi.

3. Yorug'likning vakuumdagi tezligi.

Muhitdagi yorug'lik to'lqinining tezligi (3.29) formula bilan aniqlanadi. Ammo shaffof vositalar (shisha, suv) uchun odatiy holdir.

Yorug'lik to'lqinlari uchun mutlaq sindirish ko'rsatkichi tushunchasi kiritilgan.

Mutlaq sinishi indeksi vakuumdagi yorug'lik tezligining ma'lum muhitdagi yorug'lik tezligiga nisbati

(3.29) dan shaffof axborot vositalari uchun tenglikni yozishimiz mumkinligini hisobga olgan holda.

Vakuum uchun ε = 1 va n= 1. Har qanday uchun jismoniy muhit n> 1. Masalan, suv uchun n= 1,33, shisha uchun. Sinishi ko'rsatkichi yuqori bo'lgan muhit optik jihatdan zichroq deb ataladi. Mutlaq sindirish ko'rsatkichlarining nisbati deyiladi nisbiy sinishi indeksi:

4. Yorug'lik to'lqinlarining chastotasi juda yuqori. Misol uchun, to'lqin uzunligi bilan qizil yorug'lik uchun.

Yorug'lik bir muhitdan ikkinchisiga o'tganda yorug'lik chastotasi o'zgarmaydi, lekin tezligi va to'lqin uzunligi o'zgaradi.

Vakuum uchun - ; atrof-muhit uchun - , keyin

.

Demak, yorug'likning muhitdagi to'lqin uzunligi vakuumdagi yorug'lik to'lqin uzunligining sinishi ko'rsatkichiga nisbatiga teng.

5. Chunki yorug'lik to'lqinlarining chastotasi juda yuqori , keyin kuzatuvchining ko'zi individual tebranishlarni ajratmaydi, lekin o'rtacha energiya oqimlarini sezadi. Bu intensivlik tushunchasini kiritadi.

Intensivlik to'lqin tomonidan uzatiladigan o'rtacha energiyaning vaqt davriga va to'lqinning tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar bo'lgan joy maydoniga nisbati:

To'lqin energiyasi amplituda kvadratiga proportsional bo'lgani uchun (3.25 formulaga qarang), intensivlik amplituda kvadratining o'rtacha qiymatiga proportsionaldir.

Vizual sezgilarni keltirib chiqarish qobiliyatini hisobga olgan holda yorug'lik intensivligining o'ziga xos xususiyati yorug'lik oqimi - F .

6. Yorug'likning to'lqin tabiati, masalan, interferentsiya va diffraktsiya kabi hodisalarda namoyon bo'ladi.

Elektromagnit to'lqin - bu kosmosda uzatiladigan elektromagnit maydonning buzilishi. Uning tezligi yorug'lik tezligiga mos keladi

2. Elektromagnit to‘lqinlarni aniqlashda Gerts tajribasini aytib bering

Gerts tajribasida elektromagnit buzilishning manbai vibratorda (o'rtada havo bo'shlig'i bo'lgan o'tkazgich) paydo bo'lgan elektromagnit tebranishlar edi. Ushbu intervalgacha topshirildi yuqori kuchlanish, sabab bo'ldi uchqun chiqishi. Biroz vaqt o'tgach, rezonatorda (shunga o'xshash vibrator) uchqun chiqishi paydo bo'ldi. Eng kuchli uchqun vibratorga parallel joylashgan rezonatorda sodir bo'ldi.

3. Maksvell nazariyasidan foydalanib Gerts tajribasi natijalarini tushuntiring. Nima uchun elektromagnit to'lqin ko'ndalang?

Bo'shatish bo'shlig'idan o'tadigan oqim o'z atrofida induksiya hosil qiladi, magnit oqimi ortadi, vujudga keladi induksiyalangan oqim ofsetlar. 1-nuqtadagi kuchlanish (darslikning 155-rasm, b) chizma tekisligida soat sohasi farqli o'laroq yo'naltiriladi, 2 nuqtada oqim yuqoriga yo'naltiriladi va 3-nuqtada induksiyani keltirib chiqaradi, kuchlanish yuqoriga yo'naltiriladi. Agar kuchlanish bo'shliqdagi havoning elektr buzilishi uchun etarli bo'lsa, u holda uchqun paydo bo'ladi va oqim rezonatorda oqadi.

Chunki magnit maydon induksiya vektorlarining yo'nalishlari va elektr maydon kuchi bir-biriga va to'lqin yo'nalishiga perpendikulyar.

4. Nima uchun elektromagnit to'lqinlarning nurlanishi elektr zaryadlarining tezlashtirilgan harakati bilan sodir bo'ladi? Chiqarilgan elektromagnit to'lqindagi elektr maydon kuchi chiqaradigan zaryadlangan zarrachaning tezlashishiga qanday bog'liq?

Tokning kuchi zaryadlangan zarrachalarning harakat tezligiga mutanosibdir, shuning uchun elektromagnit to'lqin faqat bu zarralarning harakat tezligi vaqtga bog'liq bo'lsa paydo bo'ladi. Chiqarilgan elektromagnit to'lqindagi intensivlik nurlanadigan zaryadlangan zarrachaning tezlashishiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.

5. Elektromagnit maydonning energiya zichligi elektr maydon kuchiga qanday bog'liq?

Elektromagnit maydonning energiya zichligi elektr maydon kuchining kvadratiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.

Elektromagnit to'lqinlar (jadval quyida keltirilgan) kosmosda tarqalgan magnit va elektr maydonlarining buzilishidir. Ularning bir necha turlari mavjud. Fizika bu buzilishlarni o'rganadi. Elektromagnit to'lqinlar o'zgaruvchan elektr maydoni magnit maydon hosil qilganligi sababli hosil bo'ladi, bu esa o'z navbatida elektr tokini hosil qiladi.

Tadqiqotlar tarixi

Elektromagnit to'lqinlar haqidagi gipotezalarning eng qadimgi versiyalari deb hisoblanishi mumkin bo'lgan birinchi nazariyalar hech bo'lmaganda Gyuygens davriga to'g'ri keladi. O'sha davrda taxminlar aniq miqdoriy rivojlanishga erishdi. Gyuygens 1678 yilda nazariyaning o'ziga xos "eskizini" - "Nur haqida risola" ni chiqardi. 1690 yilda u yana bir ajoyib asarini nashr etdi. Unda aks ettirish va sinishning sifat nazariyasi bugungi kungacha maktab darsliklarida ("Elektromagnit to'lqinlar", 9-sinf) taqdim etilgan shaklda bayon etilgan.

Shu bilan birga, Gyuygens printsipi shakllantirildi. Uning yordami bilan to'lqin jabhasining harakatini o'rganish mumkin bo'ldi. Bu tamoyil keyinchalik Fresnel asarlarida o'z rivojlanishini topdi. Gyuygens-Fresnel printsipi difraksiya nazariyasi va yorug'likning to'lqin nazariyasida alohida ahamiyatga ega edi.

1660-1670 yillarda Guk va Nyuton tadqiqotga katta eksperimental va nazariy hissa qo'shdilar. Elektromagnit to'lqinlarni kim kashf etgan? Ularning mavjudligini isbotlash uchun tajribalarni kim o'tkazdi? Elektromagnit to'lqinlarning qanday turlari mavjud? Bu haqda keyinroq.

Maksvell asoslari

Elektromagnit to'lqinlarni kim kashf etgani haqida gapirishdan oldin, ularning mavjudligini umumiy taxmin qilgan birinchi olim Faraday ekanligini aytish kerak. U 1832 yilda o'z gipotezasini ilgari surdi. Maksvell keyinchalik nazariyani qurish ustida ishladi. 1865 yilga kelib u bu ishni tugatdi. Natijada, Maksvell ko'rib chiqilayotgan hodisalarning mavjudligini asoslab, nazariyani matematik jihatdan qat'iy shakllantirdi. Shuningdek, u elektromagnit to'lqinlarning tarqalish tezligini aniqladi, bu yorug'lik tezligining o'sha paytda ishlatilgan qiymatiga to'g'ri keldi. Bu, o'z navbatida, unga yorug'lik ko'rib chiqilayotgan nurlanish turlaridan biri ekanligi haqidagi farazni asoslash imkonini berdi.

Eksperimental aniqlash

Maksvell nazariyasi 1888 yilda Gerts tajribalari bilan tasdiqlangan. Bu erda shuni aytish kerakki, nemis fizigi nazariyani matematik jihatdan asoslashiga qaramay, uni rad etish uchun o'z tajribalarini o'tkazdi. Biroq, o'z tajribalari tufayli Gerts birinchi bo'lib elektromagnit to'lqinlarni amalda kashf etdi. Bundan tashqari, olim o'z tajribalari davomida nurlanishning xususiyatlari va xususiyatlarini aniqladi.

Gerts yuqori kuchlanish manbasidan foydalangan holda vibratorda tez o'zgaruvchan oqimning bir qator impulslarini qo'zg'atish orqali elektromagnit tebranishlar va to'lqinlarni oldi. Yuqori chastotali oqimlarni sxema yordamida aniqlash mumkin. Kapasitans va indüktans qanchalik yuqori bo'lsa, tebranish chastotasi shunchalik yuqori bo'ladi. Ammo shu bilan birga, yuqori chastota kuchli oqimni kafolatlamaydi. O'z tajribalarini amalga oshirish uchun Gerts bugungi kunda "Hertz vibratori" deb ataladigan juda oddiy qurilmadan foydalangan. Qurilma ochiq turdagi tebranish davridir.

Gerts tajribasining sxemasi

Radiatsiyani ro'yxatga olish qabul qiluvchi vibrator yordamida amalga oshirildi. Ushbu qurilma emissiya qurilmasi bilan bir xil dizaynga ega edi. Elektr o'zgaruvchan maydonning elektromagnit to'lqini ta'sirida qabul qiluvchi qurilmada oqim tebranishi qo'zg'aldi. Agar ushbu qurilmada uning tabiiy chastotasi va oqim chastotasi mos kelsa, rezonans paydo bo'ldi. Natijada, qabul qiluvchi qurilmadagi buzilishlar katta amplituda bilan sodir bo'ldi. Tadqiqotchi ularni kichik bo'shliqda o'tkazgichlar orasidagi uchqunlarni kuzatish orqali kashf etdi.

Shunday qilib, Gerts birinchi bo'lib elektromagnit to'lqinlarni kashf etdi va ularning o'tkazgichlardan yaxshi aks etish qobiliyatini isbotladi. U doimiy nurlanishning shakllanishini amalda asosladi. Bundan tashqari, Hertz havoda elektromagnit to'lqinlarning tarqalish tezligini aniqladi.

Xarakteristikalarni o'rganish

Elektromagnit to'lqinlar deyarli barcha muhitlarda tarqaladi. Modda bilan to'ldirilgan bo'shliqda nurlanish ba'zi hollarda juda yaxshi taqsimlanishi mumkin. Ammo shu bilan birga ular o'zlarining xatti-harakatlarini biroz o'zgartiradilar.

Vakuumdagi elektromagnit to'lqinlar zaiflashmasdan aniqlanadi. Ular har qanday, o'zboshimchalik bilan taqsimlanadi uzoq masofa. To'lqinlarning asosiy xususiyatlariga qutblanish, chastota va uzunlik kiradi. Xususiyatlari elektrodinamika doirasida tasvirlangan. Biroq, fizikaning aniqroq bo'limlari spektrning ma'lum mintaqalarida nurlanishning xususiyatlari bilan shug'ullanadi. Bularga, masalan, optika kiradi.

Qisqa to'lqinli spektrning uchida qattiq elektromagnit nurlanishni o'rganish yuqori energiyali bo'lim tomonidan amalga oshiriladi. Zamonaviy g'oyalarni hisobga olgan holda, dinamika mustaqil fan bo'lishni to'xtatadi va bitta nazariya bilan birlashtiriladi.

Xususiyatlarni o'rganishda qo'llaniladigan nazariyalar

Bugun bor turli usullar, tebranishlarning namoyon bo'lishi va xususiyatlarini modellashtirish va o'rganishni osonlashtirish. Kvant elektrodinamika sinovdan o'tgan va tugallangan nazariyalarning eng asosiysi hisoblanadi. Undan ma'lum soddalashtirishlar orqali turli sohalarda keng qo'llaniladigan quyida sanab o'tilgan usullarni olish mumkin bo'ladi.

Makroskopik muhitda nisbatan past chastotali nurlanishning tavsifi klassik elektrodinamika yordamida amalga oshiriladi. U Maksvell tenglamalariga asoslanadi. Biroq, ilovalarda soddalashtirishlar mavjud. Optik tadqiqot optikadan foydalanadi. To'lqin nazariyasi ba'zi qismlari bo'lgan hollarda qo'llaniladi optik tizim hajmi bo'yicha to'lqin uzunliklariga yaqin. Kvant optikasi fotonlarning tarqalishi va yutilishi jarayonlari muhim bo'lgan hollarda qo'llaniladi.

Geometrik optik nazariya to'lqin uzunligini e'tiborsiz qoldiradigan cheklovchi holatdir. Bundan tashqari, bir nechta amaliy va asosiy bo'limlar mavjud. Bularga, masalan, astrofizika, ko'rish va fotosintez biologiyasi, fotokimyo kiradi. Elektromagnit to'lqinlar qanday tasniflanadi? Guruhlarga taqsimlashni aniq ko'rsatadigan jadval quyida keltirilgan.

Tasniflash

Elektromagnit to'lqinlarning chastota diapazonlari mavjud. Ularning o'rtasida keskin o'tishlar yo'q, ba'zan ular bir-birining ustiga chiqadi. Ularning orasidagi chegaralar juda o'zboshimchalik bilan. Oqim uzluksiz taqsimlanganligi sababli, chastota uzunligi bilan qat'iy bog'liq. Quyida elektromagnit to'lqinlarning diapazonlari keltirilgan.

Ultrashort nurlanish odatda mikrometrga (submillimetr), millimetrga, santimetrga, dekimetrga, metrga bo'linadi. Agar elektromagnit nurlanish metrdan kam, keyin odatda ultra yuqori chastotali tebranish (mikroto'lqinli pech) deb ataladi.

Elektromagnit to'lqinlarning turlari

Yuqorida elektromagnit to'lqinlarning diapazonlari ko'rsatilgan. Qanday turdagi oqimlar mavjud? Guruhga gamma va rentgen nurlari kiradi. Aytish kerakki, ultrabinafsha va hatto ko'rinadigan yorug'lik ham atomlarni ionlashtirishi mumkin. Gamma va rentgen nurlari oqimlari joylashgan chegaralar juda shartli ravishda aniqlanadi. Umumiy ko'rsatma sifatida 20 eV - 0,1 MeV chegaralari qabul qilinadi. Tor ma'noda gamma oqimlari yadro tomonidan chiqariladi, rentgen nurlari oqimlari past orbitalardan elektronlarni urib chiqarish jarayonida elektron atom qobig'i tomonidan chiqariladi. Biroq, bu tasnif yadrolar va atomlar ishtirokisiz hosil bo'lgan qattiq nurlanishga taalluqli emas.

Rentgen nurlari oqimlari zaryadlangan tez zarralar (protonlar, elektronlar va boshqalar) sekinlashganda va atom elektron qobiqlari ichida sodir bo'ladigan jarayonlar natijasida hosil bo'ladi. Gamma tebranishlari atomlar yadrolari ichidagi jarayonlar va elementar zarrachalarning o'zgarishi natijasida yuzaga keladi.

Radio oqimlari

Sababli katta ahamiyatga ega uzunligi, bu to'lqinlarni ko'rib chiqish muhitning atomistik tuzilishini hisobga olmasdan amalga oshirilishi mumkin. Istisno sifatida, faqat spektrning infraqizil mintaqasiga qo'shni bo'lgan eng qisqa oqimlar harakat qiladi. Radio diapazonida kvant xossalari tebranishlar ancha zaif ko'rinadi. Shunga qaramay, ular, masalan, uskunani bir necha kelvin haroratgacha sovutish paytida molekulyar vaqt va chastota standartlarini tahlil qilishda hisobga olinishi kerak.

Generator va kuchaytirgichlarni millimetr va santimetr diapazonlarida tavsiflashda kvant xossalari ham hisobga olinadi. Radio oqimi o'zgaruvchan tokning tegishli chastotali o'tkazgichlar orqali harakatlanishi paytida hosil bo'ladi. Va kosmosda o'tadigan elektromagnit to'lqin mos keladiganini qo'zg'atadi. Bu mulk radiotexnikada antennalarni loyihalashda foydalaniladi.

Ko'rinadigan iplar

Ultraviyole va infraqizil ko'rinadigan radiatsiya ga teng keng ma'noda so'zlar, spektrning optik qismi deb ataladi. Ushbu hududni tanlash nafaqat tegishli zonalarning yaqinligi, balki tadqiqotda ishlatiladigan va birinchi navbatda ko'rinadigan yorug'likni o'rganish jarayonida ishlab chiqilgan asboblarning o'xshashligi bilan ham belgilanadi. Bularga, xususan, nurlanishni fokuslash uchun oyna va linzalar, difraksion panjaralar, prizmalar va boshqalar kiradi.

Optik to'lqinlarning chastotalari molekulalar va atomlarning chastotalari bilan, ularning uzunligi esa molekulalararo masofalar va molekulyar o'lchamlar bilan taqqoslanadi. Shuning uchun materiyaning atom tuzilishidan kelib chiqadigan hodisalar bu sohada ahamiyatli bo'ladi. Xuddi shu sababga ko'ra, yorug'lik to'lqin xossalari bilan birga kvant xususiyatlariga ham ega.

Optik oqimlarning paydo bo'lishi

Eng mashhur manba Quyoshdir. Yulduz yuzasi (fotosfera) 6000° Kelvin haroratga ega va yorqin oq nur chiqaradi. Uzluksiz spektrning eng yuqori qiymati "yashil" zonada joylashgan - 550 nm. Bu, shuningdek, maksimal vizual sezgirlik joylashgan joy. Optik diapazondagi tebranishlar jismlar qizdirilganda sodir bo'ladi. Shuning uchun infraqizil oqimlar termal oqimlar deb ham ataladi.

Tananing isishi qanchalik ko'p bo'lsa, spektrning maksimal joylashgan chastotasi shunchalik yuqori bo'ladi. Haroratning ma'lum bir ortishi bilan akkorlanish (ko'rinadigan diapazonda porlash) kuzatiladi. Bunday holda, birinchi navbatda qizil rang paydo bo'ladi, keyin sariq va hokazo. Optik oqimlarni yaratish va qayd etish biologik va sodir bo'lishi mumkin kimyoviy reaksiyalar, ulardan biri fotografiyada qo'llaniladi. Er yuzida yashovchi ko'pchilik jonzotlar uchun fotosintez energiya manbai bo'lib xizmat qiladi. Bu biologik reaksiya o'simliklarda optik quyosh nurlanishi ta'sirida sodir bo'ladi.

Elektromagnit to'lqinlarning xususiyatlari

Muhit va manbaning xususiyatlari oqimlarning xususiyatlariga ta'sir qiladi. Bu, xususan, oqim turini aniqlaydigan maydonlarning vaqtga bog'liqligini belgilaydi. Masalan, vibratordan masofa o'zgarganda (uning ortishi bilan) egrilik radiusi kattalashadi. Natijada tekis elektromagnit to'lqin hosil bo'ladi. Modda bilan o'zaro ta'sir ham turli yo'llar bilan sodir bo'ladi.

Oqimlarni yutish va chiqarish jarayonlari, qoida tariqasida, klassik elektrodinamik munosabatlar yordamida tavsiflanishi mumkin. Optik mintaqadagi to'lqinlar va qattiq nurlar uchun ularning kvant tabiatini yanada ko'proq hisobga olish kerak.

Oqim manbalari

Jismoniy farqga qaramay, hamma joyda - radioaktiv moddada, televizor uzatgichida, cho'g'lanma lampada - elektromagnit to'lqinlar tezlanish bilan harakatlanadigan elektr zaryadlari bilan qo'zg'atiladi. Manbalarning ikkita asosiy turi mavjud: mikroskopik va makroskopik. Birinchisida molekulalar yoki atomlar ichida zaryadlangan zarrachalarning bir sathdan ikkinchi darajaga keskin o'tishi sodir bo'ladi.

Mikroskopik manbalar rentgen, gamma, ultrabinafsha, infraqizil, ko'rinadigan va ba'zi hollarda uzoq to'lqinli nurlanishlarni chiqaradi. Ikkinchisiga 21 sm to'lqin uzunligiga to'g'ri keladigan vodorod spektridagi chiziq misol bo'ladi. Bu hodisa radioastronomiyada alohida ahamiyatga ega.

Makroskopik turdagi manbalar emitentlar bo'lib, ularda erkin elektronlar o'tkazgichlarda davriy sinxron tebranishlar sodir bo'ladi. Ushbu toifadagi tizimlarda millimetr shkalasidan eng uzungacha (elektr liniyalarida) oqimlar hosil bo'ladi.

Oqimlarning tuzilishi va kuchi

Tezlashtirilgan va vaqti-vaqti bilan o'zgaruvchan oqimlar ma'lum kuchlar bilan bir-biriga ta'sir qiladi. Yo'nalish va ularning kattaligi oqimlar va zaryadlar joylashgan hududning o'lchami va konfiguratsiyasi, ularning nisbiy yo'nalishi va kattaligi kabi omillarga bog'liq. Ular ham sezilarli ta'sirga ega elektr xususiyatlari muayyan muhit, shuningdek, zaryad konsentratsiyasi va manba oqimining taqsimlanishidagi o'zgarishlar.

Masala qo`yilishining umumiy murakkabligi tufayli kuchlar qonunini yagona formula ko`rinishida keltirish mumkin emas. Elektromagnit maydon deb ataladigan va agar kerak bo'lsa, matematik ob'ekt sifatida ko'rib chiqiladigan struktura zaryadlar va oqimlarning taqsimlanishi bilan belgilanadi. U, o'z navbatida, chegara shartlarini hisobga olgan holda berilgan manba tomonidan yaratiladi. Shartlar o'zaro ta'sir zonasining shakli va materialning xususiyatlari bilan belgilanadi. Agar cheksiz joy haqida gapiradigan bo'lsak, bu holatlar to'ldiriladi. Bunday hollarda radiatsiya holati maxsus qo'shimcha shart sifatida ishlaydi. Shu tufayli cheksizlikda dala harakatining "to'g'riligi" kafolatlanadi.

O'rganish xronologiyasi

Lomonosov o'zining ba'zi qoidalarida elektromagnit maydon nazariyasining alohida postulatlarini taxmin qiladi: zarralarning "aylanuvchi" (aylanuvchi) harakati, yorug'likning "tebranish" (to'lqin) nazariyasi, uning elektr tabiati bilan umumiyligi va boshqalar. Infraqizil. oqimlarni 1800 yilda Herschel (ingliz olimi) kashf etgan va keyingi yili, 1801 yilda Ritter ultrabinafshani tasvirlagan. Ultrabinafshadan qisqaroq diapazonli nurlanish 1895 yil 8 noyabrda Rentgen tomonidan kashf etilgan. Keyinchalik u rentgen nomini oldi.

Elektromagnit to'lqinlarning ta'siri ko'plab olimlar tomonidan o'rganilgan. Biroq, oqimlarning imkoniyatlari va ularni qo'llash doirasini birinchi bo'lib Narkevich-Iodko (Belarus olimi) o'rgangan. Amaliy tibbiyot bilan bog'liq holda oqimlarning xususiyatlarini o'rgandi. Gamma nurlanishi 1900 yilda Pol Uillard tomonidan kashf etilgan. Xuddi shu davrda Plank olib bordi nazariy tadqiqotlar qora tananing xususiyatlari. O'rganish jarayonida u jarayonning kvant tabiatini aniqladi. Uning ishi rivojlanishning boshlanishi bo'ldi, keyinchalik Plank va Eynshteynning bir nechta asarlari nashr etildi. Ularning tadqiqotlari foton kabi tushunchaning shakllanishiga olib keldi. Bu, o'z navbatida, ijodning boshlanishini belgilab berdi kvant nazariyasi elektromagnit oqimlar. Uning rivojlanishi XX asrning yetakchi fan arboblari asarlarida davom etdi.

Elektromagnit nurlanishning kvant nazariyasi va uning moddalar bilan o'zaro ta'siri bo'yicha keyingi tadqiqotlar va ishlar pirovardida kvant elektrodinamikasining bugungi kunda mavjud bo'lgan shaklda shakllanishiga olib keldi. Tadqiq qilgan taniqli olimlar qatorida bu masala, Eynshteyn va Plank, Bor, Bose, Dirak, de Brogli, Heisenberg, Tomonagu, Shvinger, Feynmandan tashqari, nomlanishi kerak.

Xulosa

Fizikaning ahamiyati zamonaviy dunyo etarlicha katta. Bugungi kunda inson hayotida ishlatiladigan deyarli hamma narsa tufayli paydo bo'ldi amaliy foydalanish buyuk olimlarning tadqiqotlari. Elektromagnit to'lqinlarning kashf etilishi va ularni o'rganish, xususan, an'anaviy va keyinchalik paydo bo'lishiga olib keldi. mobil telefonlar, radio uzatgichlar. Maxsus ma'no amaliy foydalanish tibbiyot, sanoat va texnologiya sohasida shunday nazariy bilimlarga ega.

Bunday keng tarqalgan foydalanish fanning miqdoriy xususiyati bilan bog'liq. Hammasi jismoniy tajribalar o'lchovlarga tayanish, o'rganilayotgan hodisalarning xususiyatlarini mavjud standartlar bilan taqqoslash. Aynan shu maqsadda fan doirasida kompleks ishlab chiqilgan o'lchash asboblari va birliklar. Bir qator naqshlar barcha mavjud moddiy tizimlar uchun umumiydir. Masalan, energiyaning saqlanish qonunlari umumiy fizik qonunlar hisoblanadi.

Umuman fan ko'p hollarda fundamental deb ataladi. Bu, birinchi navbatda, boshqa fanlarning tavsiflari bilan bog'liq bo'lib, ular o'z navbatida fizika qonunlariga bo'ysunadi. Shunday qilib, kimyoda atomlar, ulardan hosil bo'lgan moddalar va transformatsiyalar o'rganiladi. Lekin Kimyoviy xossalari organlari aniqlanadi jismoniy xususiyatlar molekulalar va atomlar. Bu xususiyatlar fizikaning elektromagnetizm, termodinamika va boshqalar kabi tarmoqlarini tavsiflaydi.

Elektromagnit to'lqin - bu to'lqin tarqalish nuriga perpendikulyar yo'naltirilgan elektr va magnit maydonlarining kuch vektorlarining ketma-ket, o'zaro bog'liq bo'lgan o'zgarishlar jarayoni bo'lib, bunda elektr maydonining o'zgarishi magnit maydonning o'zgarishiga olib keladi, bu esa o'z navbatida: elektr maydonida o'zgarishlarga olib keladi.

To'lqin (to'lqin jarayoni) - tebranishlarning tarqalish jarayoni davomiylik. To'lqin tarqalayotganda, muhit zarralari to'lqin bilan birga harakat qilmaydi, balki o'zlarining muvozanat pozitsiyalari atrofida tebranadi. To'lqin bilan birga muhitning zarrachadan zarrachasiga faqat holatlar o'tadi tebranish harakati va uning energiyasi. Shuning uchun, tabiatidan qat'i nazar, barcha to'lqinlarning asosiy xususiyati energiyani materiya o'tkazmasdan uzatishdir

Elektromagnit to'lqinlar har doim kosmosda o'zgaruvchan elektr maydoni mavjud bo'lganda paydo bo'ladi. Bu o'zgaruvchan elektr maydoni ko'pincha zaryadlangan zarrachalarning harakati va qanday qilib sodir bo'ladi maxsus holat o'zgaruvchan elektr toki bilan bunday harakat.

Elektromagnit maydon elektr (E) va magnit (B) maydonlarining o'zaro bog'langan tebranishidir. Yagona elektromagnit maydonning kosmosda tarqalishi elektromagnit to'lqinlar orqali amalga oshiriladi.

Elektromagnit to'lqin - kosmosda tarqaladigan va energiyani uzatuvchi elektromagnit tebranishlar

Elektromagnit to'lqinlarning xususiyatlari, ularning qo'zg'alish va tarqalish qonuniyatlari Maksvell tenglamalari bilan tavsiflanadi (bu kursda ular haqida gapirilmaydi). Agar kosmosning biron bir mintaqasida mavjud bo'lsa elektr zaryadlari va oqimlar, ularning vaqt o'tishi bilan o'zgarishi elektromagnit to'lqinlarning emissiyasiga olib keladi. Ularning tarqalishi tavsifi mexanik to'lqinlarning tavsifiga o'xshaydi.

Agar muhit bir jinsli bo'lsa va to'lqin X o'qi bo'ylab v tezlik bilan tarqalsa, u holda elektr (E) va magnit (B) muhitning har bir nuqtasidagi maydon komponentlari bir xil aylana chastotasi (ō) va bir xil fazada (tekislik to'lqin tenglamasi) garmonik qonunga muvofiq o'zgaradi:

Bu yerda x nuqta koordinatasi, t esa vaqt.

B va E vektorlari o'zaro perpendikulyar va ularning har biri to'lqin tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar (X o'qi). Shuning uchun elektromagnit to'lqinlar ko'ndalang

Sinusoidal (garmonik) elektromagnit to'lqin. Vektorlar , va o'zaro perpendikulyar

1) Elektromagnit to'lqinlar moddada tarqaladi terminal tezligi

Tezlik c elektromagnit to'lqinlarning vakuumda tarqalishi asosiy fizik konstantalardan biridir.

Maksvellning elektromagnit to'lqinlar tarqalishning chekli tezligi haqidagi xulosasi o'sha paytdagi qabul qilingan nuqtai nazarga zid edi. uzoq muddatli nazariya , bunda elektr va magnit maydonlarining tarqalish tezligi cheksiz katta deb qabul qilingan. Shuning uchun Maksvell nazariyasi nazariya deb ataladi qisqa masofa.

Elektromagnit to'lqinda elektr va magnit maydonlarning o'zaro o'zgarishi sodir bo'ladi. Bu jarayonlar bir vaqtning o'zida sodir bo'ladi va elektr va magnit maydonlari teng "sheriklar" sifatida ishlaydi. Shuning uchun elektr va magnit energiyaning hajmli zichliklari bir-biriga teng: w e = w m.

4. Elektromagnit to'lqinlar energiya olib yuradi. To'lqinlar tarqalganda, oqim paydo bo'ladi elektromagnit energiya. Agar siz sayt tanlasangiz S(2.6.3-rasm), to'lqin tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar yo'naltirilgan, keyin qisqa vaqt ichida D t energiya D platforma orqali oqib o'tadi V um, teng

Bu yerda uchun iboralar o'rniga w uh, w m va y, biz olishimiz mumkin:

Qayerda E 0 – elektr maydon kuchi tebranishlarining amplitudasi.

SIda energiya oqimining zichligi bilan o'lchanadi vatt boshiga kvadrat metr (Vt/m2).

5. Maksvell nazariyasidan kelib chiqadiki, elektromagnit to'lqinlar yutuvchi yoki aks ettiruvchi jismga bosim o'tkazishi kerak. Elektromagnit nurlanishning bosimi to'lqinning elektr maydoni ta'sirida moddada zaif oqimlarning paydo bo'lishi, ya'ni zaryadlangan zarrachalarning tartibli harakati bilan izohlanadi. Ushbu oqimlarga to'lqinning magnit maydonidan moddaning qalinligiga yo'naltirilgan Amper kuchi ta'sir qiladi. Bu kuch hosil bo'lgan bosimni hosil qiladi. Odatda elektromagnit nurlanishning bosimi ahamiyatsiz. Masalan, mutlaq yutuvchi sirtda Yerga keladigan quyosh nurlanishining bosimi taxminan 5 mkPa ni tashkil qiladi. Maksvell nazariyasining xulosasini tasdiqlovchi aks ettiruvchi va yutuvchi jismlardagi nurlanish bosimini aniqlash boʻyicha birinchi tajribalar 1900-yilda P. N. Lebedev tomonidan amalga oshirildi.Maksvellning elektromagnit nazariyasini tasdiqlash uchun Lebedev tajribalari katta ahamiyatga ega edi.

Elektromagnit to'lqinlar bosimining mavjudligi elektromagnit maydonning o'ziga xosligi haqida xulosa chiqarishga imkon beradi mexanik impuls. Birlik hajmdagi elektromagnit maydonning zarbasi munosabat bilan ifodalanadi

Bu quyidagilarni nazarda tutadi:

Birlik hajmdagi elektromagnit maydonning massasi va energiyasi o'rtasidagi bunday bog'liqlik tabiatning universal qonunidir. Maxsus nisbiylik nazariyasiga ko'ra, tabiati va ichki tuzilishidan qat'i nazar, har qanday jismlar uchun to'g'ri keladi.

Shunday qilib, elektromagnit maydon barcha xususiyatlarga ega moddiy jismlar– energiya, tarqalishning yakuniy tezligi, impuls, massa. Bu elektromagnit maydon materiyaning mavjudligi shakllaridan biri ekanligini ko'rsatadi.

6. Birinchi eksperimental tasdiqlash Maksvellning elektromagnit nazariyasi nazariya yaratilganidan keyin taxminan 15 yil o'tgach, G. Xertz (1888) tajribalarida berilgan. Gerts elektromagnit to‘lqinlarning mavjudligini nafaqat eksperimental tarzda isbotladi, balki birinchi marta ularning xossalarini - turli muhitlarda yutilish va sinish, metall yuzalardan aks etish va hokazolarni o‘rganishga kirishdi.U elektromagnit to‘lqinlarning to‘lqin uzunligi va tarqalish tezligini eksperimental ravishda o‘lchashga muvaffaq bo‘ldi. yorug'lik tezligiga teng bo'lgan to'lqinlar .

Gertsning tajribalari Maksvellning elektromagnit nazariyasini isbotlash va tan olishda hal qiluvchi rol o'ynadi. Ushbu tajribalardan etti yil o'tgach, elektromagnit to'lqinlar qo'llanilishini topdi simsiz aloqa(A.S. Popov, 1895).

7. Elektromagnit to'lqinlar faqat qo'zg'alishi mumkin tezlashtirilgan harakatlanuvchi zaryadlar. Zanjirlar to'g'ridan-to'g'ri oqim, unda zaryad tashuvchilar doimiy tezlikda harakat qiladilar, elektromagnit to'lqinlarning manbai emas. Zamonaviy radiotexnikada elektromagnit to'lqinlar antennalar yordamida chiqariladi turli dizaynlar, unda tez o'zgaruvchan toklar hayajonlanadi.

Eng oddiy tizim elektromagnit to'lqinlarni chiqarish kichik o'lchamdagi elektr dipol, dipol momentidir p (t) vaqt o'tishi bilan tez o'zgaradi.

Bunday elementar dipol deyiladi Gerts dipol . Radiotexnikada Hertz dipoli kichik antennaga teng bo'lib, uning o'lchami to'lqin uzunligi l dan ancha kichikdir (2.6.4-rasm).

Guruch. 2.6.5 bunday dipol tomonidan chiqariladigan elektromagnit to'lqinning tuzilishi haqida tushuncha beradi.

Shuni ta'kidlash kerakki, elektromagnit energiyaning maksimal oqimi dipol o'qiga perpendikulyar bo'lgan tekislikda chiqariladi. Dipol o'z o'qi bo'ylab energiya chiqarmaydi. Gerts elektromagnit to'lqinlarning mavjudligini eksperimental ravishda isbotlash uchun uzatuvchi va qabul qiluvchi antenna sifatida elementar dipoldan foydalangan.