|
ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА 1. Распространение электромагнитных волн Между моментом, когда «источник» випроменило волну, и моментом, когда «приемник» ее принял, проходит некоторое время. Возникает вопрос: где же находится в это время и энергия, которую «источник» волн уже випроменило, но «приемник» еще не принял? Согласно теории Максвелла эту энергию несет электромагнитная волна. Энергия электромагнитного поля волны в этот момент времени меняется периодически в пространстве соответственно к изменению векторов На рисунке схематически изображена зависимость от координат вектора напряженности электрического поля и вектора индукции магнитного поля в электромагнитной волне в определенный момент времени. В каждой точке пространства, сквозь который движется электромагнитная волна, модуль вектора напряженности электрического поля пропорционален вектору индукции магнитного поля, а направлены эти векторы всегда под прямым углом друг к другу. Гребне волны перемещаются в пространстве со скоростью света с.
В каждой точке электромагнитной волне электрическое и магнитное поля периодически изменяются со временем. Частота всех таких колебаний одинакова. Зато амплитуды и фазы колебаний отличаются. Для электромагнитной волны в вакууме период Т, частота v и длина волны λ связаны соотношениями Многие ученые подвергали сомнению правильность теории электромагнитного поля Максвелла. Одной из основных причин возникновения сомнений было представление о волне, для распространения которых не нужна среда. 1886 г. Генрих Герц решил поставить опыт с целью опровергнуть теорию Максвелла. Опыт заключался в том, что в узком промежутке незамкнутого контура под действием высокого напряжения возбуждалась искра. Вибратор Герца излучал электромагнитные волны преимущественно в направлении, перпендикулярном к проводнику. Вектор Необходимо было найти способ обнаружения и исследования электромагнитных волн. Герц использовал для этого второй (приемный) вибратор. Этот вибратор не присоединяли к любому источнику высокого напряжения. Поэтому колебания в нем могли возникнуть только под действием электромагнитной волны. О возникновении колебаний могли свидетельствовать крошечные искры в іскровому промежутке приемного вибратора. Чтобы увеличить амплитуду колебаний в этом вибраторе, было использовано явление резонанса: собственная частота колебаний в приемном вибраторе совпала с собственной частотой колебаний в вибраторе-излучатели.
Обнаружены волны Герц назвал «лучей электрической силы». Первым результатом опытов Герца было наблюдение искр в приемном вибраторе при расстоянии между вибраторами в несколько метров. Крупнейшие искры возникали, когда приемный вибратор был расположен параллельно вибратора-излучателя, как и должно было быть согласно теории Максвелла. Герц наблюдал отражения от поверхности металла и преломления электромагнитных волн на границе воздуха и диэлектрика. Наблюдались и другие явления: · дифракция; · интерференция; · поляризация. Решающим, очевидно, было измерение скорости полученных в опыте волн. Герц смог определить скорость электромагнитной волны по формуле:
где Согласно современным представлениям, электромагнитные волны могут распространяться как в среде, так и в вакууме, причем в вакууме скорость электромагнитных волн наибольшая (300000 км/с). Это существенно отличает их от звуковых волн, для распространения которых необходима материальная среда. ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА 1. Зависит ли скорость электромагнитных волн в вакууме от частоты колебаний? 2. Горизонтальный проводник, в котором протекает переменный ток высокой частоты, расположенный вдоль параллели. В каких направлениях (преимущественно) распространяются электромагнитные волны от этого проводника? 3. Передающие и приемный вибраторы расположены взаимно перпендикулярно. Возникнут ли колебания в приемном вибраторе? 1. В некоторой точке пространства индукция магнитного поля электромагнитной волны изменяется от нуля до максимального значения за 2 мкс. Чему равна длина волны? 2. Длина радиоволны в вакууме равна 60 м. За время напряженность электрического поля волны уменьшится от максимума до нуля? ЧТО МЫ УЗНАЛИ НА УРОКЕ · Существование электромагнитных волн было предсказано Максвеллом. Для проверки этой теории Г. Герц использовал открытый колебательный контур (вибратор), что позволило убедиться в правильности выводов теории. · Герц смог определить скорость электромагнитной волны по формуле:
· Для электромагнитной волны в вакууме период Т, частота v и длина волны λ связаны соотношениями:
Домашнее задание Подр.: § 22.
|
|
и 
. Электрическое и магнитное поля в электромагнитной волне перпендикулярны друг к другу, причем каждое из них перпендикулярно к направлению распространения волны.
Течение одного периода волна проходит расстояние, равное длине волны.
