Ідеї теорії Максвелла: 1) змінне електричне поле породжує змінне магнітне поле; 2) змінні магнітне і електричне поля взаємопов'язані; 3) електричне поле без магнітного або магнітне поле без електричного можуть існувати тільки в певній системі відліку; 4) електричне та магнітне поля - прояв одного цілого - електромагнітного поля; 5) електромагнітне поле поширюється з кінцевою швидкістю.
Електромагнітне поле - особлива форма матерії, що здійснює взаємодії між зарядженими частинками.
Електромагнітна хвиля - розповсюджується в просторі змінне електромагнітне поле.
Джерела електромагнітних хвиль: 1) змінні (змінюються в часі) електричні струми; 2) окремі прискорено рухомі заряджені частинки (потужність випромінювання гармонійно коливається заряду пропорційна четвертого ступеня частоти 
його коливань: P ~ 
~ 
).
Електромагнітна хвиля характеризується вектором напруженості електричного поля 
і вектором індукції магнітного поля 
.
Швидкість електромагнітних хвиль в середовищі визначається виразом:
, де 
- електрична постійна 
- магнітна постійна, 
- діелектрична проникність середовища, 
- магнітна проникність середовища.
У вакуумі (ε = 1, μ = 1) швидкість поширення електромагнітних хвиль становить: 
(Збігається зі швидкістю світла у вакуумі).
У діамагнітних і парамагнітних середовищах ( 
1) швидкість електромагнітних хвиль дорівнює: 
, де 
- абсолютний показник заломлення середовища.
Властивості електромагнітних хвиль: 1) вектори і лежать в площині, перпендикулярній швидкості 
її поширення (поперечна хвиля); 2) вектори і змінюються синфазно (тобто одночасно наростають (по модулю), досягають максимальних значень, потім одночасно зменшуються, звертаються в нуль і т. д.); 3) максимальне (амплітудне) значення вектора в с разів менше максимального (амплітудного) значення вектора (Для хвилі в вакуумі); 4) об'ємна щільність енергії електричного поля і об'ємна щільність енергії магнітного поля в хвилі однакові за значенням; 5) енергія електромагнітного поля переноситься хвилями в напрямку їх поширення, тобто в напрямку вектора ; 6) поглинаються речовиною; 7) відображаються (найкраще металами); 8) переломлюються при проходженні через речовину; 9) значення абсолютного показника заломлення середовища і швидкість поширення хвилі в ній залежать від частоти хвилі (явище дисперсії).
Шкала електромагнітних хвиль включає в себе наступні діапазони електромагнітних випромінювань: 1) низькочастотні (наддовгі хвилі); 2) радіохвилі; 3) інфрачервоне випромінювання; 4) видиме випромінювання; 5) ультрафіолетове випромінювання; м'яке рентгенівське випромінювання; 6) рентгенівське випромінювання, гамма-випромінювання.
Між сусідніми діапазонами різкі кордону відсутні.
Випромінювання і прийом електромагнітних хвиль. Щільність потоку електромагнітного випромінювання, її залежність від відстані до джерела і від частоти. Винахід радіо А.С. Поповим. Основні принципи радіозв'язку
Джерела електромагнітних хвиль: 1) змінні (змінюються в часі) електричні струми; 2) окремі прискорено рухомі заряджені частинки (потужність випромінювання гармонійно коливається заряду пропорційна четвертого ступеня частоти його коливань: P ~ ~ ; такий же характер залежності потужності випромінювання від частоти і для електричного заряду, що циркулює по колу з постійною швидкістю (в цьому випадку заряд рухається з доцентровим прискоренням)).
Звичайний коливальний контур, незважаючи на можливість створення в ньому електромагнітних коливань високої частоти, не може випромінювати інтенсивні електромагнітні хвилі, тому що 1) сила струму в усіх ділянках ланцюга контуру в даний момент часу однакова; 2) електричне поле зосереджено в основному між пластинами конденсатора (нехтуємо крайовими ефектами); 3) магнітне поле котушки зосереджено в основному усередині неї. Такий коливальний контур можна назвати закритим.
Для перетворення закритого коливального контуру у відкритий необхідно, щоб змінні електричне і магнітне поля були локалізовані в певних елементах контуру. Ця мета досягається при 1) поступове раздвіганіі пластин конденсатора, 2) зменшенні їх площі і 3) зменшення числа витків котушки. У процесі цих перетворень зменшується електроємність С конденсатора і індуктивність L котушки, тобто збільшується частота електромагнітних коливань в контурі. Коливальний контур перетворюється в металевий стрижень або прямий провід.
Теорію відкритого вібратора розробив в 1887 році німецький фізик Г. Герц. Він же запропонував його конструкцію. У 1888 році Г. Герц експериментально довів існування електромагнітних хвиль, підтвердивши теорію Д.К.Максвелла.
Для збудження коливань в такому контурі провід розрізають посередині і половинки дроти розводять на невелику відстань, створюючи тим самим невеликий повітряний проміжок. Обидві половинки підключають до джерела високої напруги. При досягненні певної граничної різниці потенціалів між провідниками проскакує іскра, ланцюг контуру замикається і в ньому виникають електромагнітні коливання. У навколишній простір випромінюються електромагнітні хвилі.
Особливості електромагнітних коливань у відкритому вибраторе: 1) миттєве значення сили струму неоднаково по довжині дроту (в повітряному проміжку сила струму максимальна, на кінцях контуру - мінімальна); 2) коливання є затухаючими, тому що енергія, запасені в контурі, перетворюється в джоулево тепло (активний опір повітряного проміжку й проведення) і енергію випромінюють електромагнітних хвиль.
Для відновлення коливань обидва провідника знову підключаються до джерела високої напруги і процес зарядки і випромінювання повторюється.
Приймальний вібратор (резонатор) - вібратор, який реєструє прихід електромагнітних хвиль. Він являє собою таке ж за формою і розмірами пристрій, що і передає (випромінюючий) вібратор.
Щільність потоку випромінювання I (інтенсивність хвилі) - відношення електромагнітної енергії ΔE, що проходить за час Δt через перпендикулярну променям поверхню площею S, до добутку площі S на час Δt: 
.
Одиниця густини потоку випромінювання в СІ: 1 Вт / м2.
Формула для розрахунку щільності потоку випромінювання: I = ωc, де ω - об'ємна щільність енергії випромінювання, з - швидкість поширення електромагнітних хвиль в середовищі.
Залежність щільності потоку випромінювання I від відстані R до точкового джерела і частоти ν: I ~ 1 / R2; I ~ 4.
7 травня 1895 року в Петербурзі на засіданні Російського фізико-хімічного товариства дію свого приймача продемонстрував Олександр Степанович Попов.
Основні вузли приймача А.С. Попова: 1) когерер (скляна трубка завдовжки 6 - 8 см і діаметром близько 1 см, наповнена залізними тирсою); 2) антена; 3) заземлення; 4) електричний дзвінок; 5) джерело струму.
Принцип роботи радіоприймача А.С. Попова: прийшла електромагнітна хвиля різко зменшувала (до 100 - 200 разів) опір ошурки; 2) ланцюг електричного дзвінка замикалася, і він починав дзвеніти; 3) удари молоточка дзвінка струшували залізну тирсу і прилад був знову готовий до прийому наступної «порції» електромагнітних хвиль.
Заземлення дозволяє збільшити дальність прийому, тому що в цьому випадку проводить поверхню землі стає частиною відкритого коливального контуру.
Використання принципу роботи приймача А.С. Попова в сучасних радіоприймачах: 1) приходить електромагнітна хвиля викликає в антені дуже слабкі електромагнітні коливання; 2) ці коливання лише управляють подачею енергії від джерел струму, що живлять наступні ланцюга радіоприймача.
Радіотелефонний зв'язок - передача мови або музики за допомогою електромагнітних хвиль.
Основні принципи радіотелефонного зв'язку: 1) використання незатухаючих електромагнітних коливань високої частоти, інтенсивно випромінюються антеною; 2) зміна (модуляція) цих високочастотних коливань за допомогою електричних коливань низької частоти (амплітудна, частотна або фазова модуляція); 3) поділ (детектування) прийнятого радіоприймачем сигналу на два сигнали: високою і низькою (звуковий) частоти.
ОПТИКА
Date: 2016-06-09; view: 1 524; Порушення авторських прав
Сподобалася сторінка? Лайкні для друзів: