შედეგად, ჩნდება ელექტრომაგნიტური ტალღა. ელექტრომაგნიტური გამოსხივება - განმარტება, ტიპები, მახასიათებლები

ტექნიკური პროგრესიაქვს და საპირისპირო მხარეს. ელექტრომაგნიტური მოწყობილობების გლობალურმა გამოყენებამ გამოიწვია დაბინძურება, რომელსაც ეწოდა ელექტრომაგნიტური ხმაური. ამ სტატიაში განვიხილავთ ამ ფენომენის ბუნებას, ადამიანის სხეულზე მისი გავლენის ხარისხს და დამცავ ზომებს.

რა არის ეს და რადიაციის წყაროები

ელექტრომაგნიტური გამოსხივება არის ელექტრომაგნიტური ტალღები, რომლებიც წარმოიქმნება მაგნიტური ან ელექტრული ველი. თანამედროვე ფიზიკაგანმარტავს ამ პროცესს ტალღა-ნაწილაკების ორმაგობის თეორიის ფარგლებში. ანუ, ელექტრომაგნიტური გამოსხივების მინიმალური ნაწილი არის კვანტური, მაგრამ ამავე დროს მას აქვს სიხშირე-ტალღური თვისებები, რომლებიც განსაზღვრავენ მის ძირითად მახასიათებლებს.

რადიაციული სიხშირის სპექტრი ელექტრომაგნიტური ველი, საშუალებას გვაძლევს დავყოთ ის შემდეგ ტიპებად:

• რადიო სიხშირე (მათ შორისაა რადიოტალღები);
• თერმული (ინფრაწითელი);
• ოპტიკური (ანუ თვალით ხილული);
• გამოსხივება ულტრაიისფერ სპექტრში და მყარი (იონიზირებული).

სპექტრული დიაპაზონის დეტალური ილუსტრაცია (ელექტრომაგნიტური გამოსხივების მასშტაბი) შეგიძლიათ იხილოთ ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში.

რადიაციის წყაროების ბუნება

წარმოშობის მიხედვით, რადიაციის წყაროები ელექტრომაგნიტური ტალღებიმსოფლიო პრაქტიკაში ჩვეულებრივად იყოფა ორ ტიპად, კერძოდ:

• ხელოვნური წარმოშობის ელექტრომაგნიტური ველის დარღვევა;
• რადიაცია, რომელიც მოდის ბუნებრივი წყაროებიდან.

დედამიწის ირგვლივ მაგნიტური ველის გამოსხივება, ელექტრული პროცესები ჩვენი პლანეტის ატმოსფეროში, ბირთვული შერწყმა მზის სიღრმეში - ეს ყველაფერი ბუნებრივი წარმოშობისაა.

რაც შეეხება ხელოვნური წყაროები, მაშინ ისინი წარმოადგენენ გვერდითი მოვლენას, რომელიც გამოწვეულია სხვადასხვა ელექტრული მექანიზმებისა და მოწყობილობების მუშაობით.

მათგან გამოსხივებული გამოსხივება შეიძლება იყოს დაბალი და მაღალი დონის. ელექტრომაგნიტური ველის გამოსხივების ინტენსივობის ხარისხი მთლიანად დამოკიდებულია წყაროების სიმძლავრის დონეზე.

წყაროების მაგალითები მაღალი დონის EMR მოიცავს:

• ელექტროგადამცემი ხაზები, როგორც წესი, მაღალი ძაბვისაა;
• ყველა სახის ელექტროტრანსპორტი, ასევე თანმხლები ინფრასტრუქტურა;
• სატელევიზიო და რადიო ანძები, აგრეთვე მობილური და მობილური საკომუნიკაციო სადგურები;
• ელექტრული ქსელის ძაბვის გარდაქმნის დანადგარები (კერძოდ, ტრანსფორმატორიდან ან გამანაწილებელი ქვესადგურიდან გამომავალი ტალღები);
• ლიფტები და სხვა სახის ამწევი მოწყობილობა, რომელიც იყენებს ელექტრომექანიკურ ელექტროსადგურს.

დაბალი დონის გამოსხივების ტიპიური წყაროები მოიცავს შემდეგ ელექტრო მოწყობილობებს:

• თითქმის ყველა მოწყობილობა CRT დისპლეით (მაგალითად: გადახდის ტერმინალი ან კომპიუტერი);
• სხვადასხვა ტიპის საყოფაცხოვრებო ტექნიკა, უთოებიდან კლიმატ კონტროლის სისტემებამდე;
• საინჟინრო სისტემები, რომლებიც უზრუნველყოფენ ელექტროენერგიის მიწოდებას სხვადასხვა ობიექტები(ეს მოიცავს არა მხოლოდ დენის კაბელს, არამედ დაკავშირებულ აღჭურვილობას, როგორიცაა სოკეტები და ელექტრო მრიცხველები).

ცალკე, აღსანიშნავია მედიცინაში გამოყენებული სპეციალური აღჭურვილობა, რომელიც ასხივებს მძიმე გამოსხივებას (რენტგენის აპარატები, MRI და ა.შ.).

ზემოქმედება ადამიანებზე

მრავალი გამოკვლევის დროს რადიობიოლოგები მივიდნენ იმედგაცრუებულ დასკვნამდე - ელექტრომაგნიტური ტალღების ხანგრძლივმა გამოსხივებამ შეიძლება გამოიწვიოს დაავადებების „აფეთქება“, ანუ ეს იწვევს ადამიანის ორგანიზმში პათოლოგიური პროცესების სწრაფ განვითარებას. უფრო მეტიც, ბევრი მათგანი იწვევს გენეტიკურ დონეზე დარღვევებს.

ვიდეო: როგორ მოქმედებს ელექტრომაგნიტური გამოსხივება ადამიანებზე.
https://www.youtube.com/watch?v=FYWgXyHW93Q

ეს ხდება იმის გამო, რომ ელექტრომაგნიტური ველი მაღალი დონებიოლოგიური აქტივობა, რომელიც უარყოფითად მოქმედებს ცოცხალ ორგანიზმებზე. გავლენის ფაქტორი დამოკიდებულია შემდეგ კომპონენტებზე:

• წარმოქმნილი გამოსხივების ბუნება;
• რამდენ ხანს და რა ინტენსივობით გრძელდება.

რადიაციის გავლენა ადამიანის ჯანმრთელობაზე, რომელიც ელექტრომაგნიტური ხასიათისაა, პირდაპირ დამოკიდებულია ადგილმდებარეობაზე. ეს შეიძლება იყოს ადგილობრივი ან გენერალი. ამ უკანასკნელ შემთხვევაში, ფართომასშტაბიანი ექსპოზიცია ხდება, მაგალითად, ელექტროგადამცემი ხაზებით წარმოქმნილი გამოსხივება.

შესაბამისად, ადგილობრივი დასხივება გულისხმობს სხეულის გარკვეულ უბნებზე ზემოქმედებას. მოდის ელექტრონული საათი ან მობილური ტელეფონიელექტრომაგნიტური ტალღები, ადგილობრივი გავლენის ნათელი მაგალითი.

ცალკე, უნდა აღინიშნოს მაღალი სიხშირის ელექტრომაგნიტური გამოსხივების თერმული ეფექტი. ცოცხალი მატერია. ველის ენერგია გარდაიქმნება თერმული ენერგია(მოლეკულების ვიბრაციის გამო), ეს ეფექტი არის გათბობისთვის გამოყენებული სამრეწველო მიკროტალღური ემიტერების მუშაობის საფუძველი. სხვადასხვა ნივთიერებები. სარგებელისაგან განსხვავებით წარმოების პროცესებითერმული ზემოქმედება ადამიანის სხეულზე შეიძლება საზიანო იყოს. რადიობიოლოგიური თვალსაზრისით, "თბილ" ელექტრომოწყობილობებთან ახლოს ყოფნა არ არის რეკომენდებული.

აუცილებელია გავითვალისწინოთ, რომ ყოველდღიურ ცხოვრებაში ჩვენ რეგულარულად ვექვემდებარებით რადიაციას და ეს ხდება არა მხოლოდ სამსახურში, არამედ სახლში ან ქალაქში გადაადგილებისას. დროთა განმავლობაში ბიოლოგიური ეფექტიგროვდება და ძლიერდება. ელექტრომაგნიტური ხმაურის მატებასთან ერთად, თავის ტვინის დამახასიათებელი დაავადებების რიცხვი ან ნერვული სისტემა. გაითვალისწინეთ, რომ რადიობიოლოგია საკმაოდ ახალგაზრდა მეცნიერებაა, ამიტომ ელექტრომაგნიტური გამოსხივებისგან ცოცხალ ორგანიზმებზე მიყენებული ზიანი საფუძვლიანად არ არის შესწავლილი.

ფიგურაში ნაჩვენებია ელექტრომაგნიტური ტალღების დონე, რომელიც წარმოიქმნება ჩვეულებრივი საყოფაცხოვრებო ტექნიკით.

გაითვალისწინეთ, რომ ველის სიძლიერის დონე მნიშვნელოვნად მცირდება მანძილით. ანუ მისი ეფექტის შესამცირებლად საკმარისია წყაროს გარკვეულ მანძილზე დაშორება.

ელექტრომაგნიტური ველის გამოსხივების ნორმის (სტანდარტიზაციის) გამოთვლის ფორმულა მითითებულია შესაბამის GOST-ებსა და SanPiN-ებში.

რადიაციული დაცვა

წარმოებაში შთამნთქმელი (დამცავი) ეკრანები აქტიურად გამოიყენება, როგორც რადიაციისგან დასაცავად. სამწუხაროდ, შეუძლებელია ელექტრომაგნიტური ველის გამოსხივებისგან თავის დაცვა სახლში ასეთი აღჭურვილობის გამოყენებით, რადგან ის არ არის განკუთვნილი ამისთვის.

• ელექტრომაგნიტური ველის გამოსხივების ზემოქმედების თითქმის ნულამდე შესამცირებლად, თქვენ უნდა დაშორდეთ ელექტროგადამცემ ხაზებს, რადიო და სატელევიზიო კოშკებს მინიმუმ 25 მეტრის მანძილზე (წყაროს სიმძლავრე უნდა იქნას გათვალისწინებული);
• CRT მონიტორებისთვის და ტელევიზორებისთვის ეს მანძილი გაცილებით მცირეა - დაახლოებით 30 სმ;
• ელექტრონული საათები არ უნდა განთავსდეს ბალიშთან ახლოს ოპტიმალური მანძილი 5 სმ-ზე მეტი;
• რაც შეეხება რადიოს და მობილური ტელეფონები, მათი მიახლოება 2,5 სანტიმეტრზე არ არის რეკომენდებული.

გაითვალისწინეთ, რომ ბევრმა იცის, რამდენად საშიშია გვერდით დგომა მაღალი ძაბვის ხაზებიელექტროგადამცემი, მაგრამ ადამიანების უმეტესობა არ ანიჭებს მნიშვნელობას ჩვეულებრივ საყოფაცხოვრებო ელექტრო მოწყობილობებს. მიუხედავად იმისა, რომ საკმარისია სისტემის ერთეული იატაკზე მოათავსოთ ან უფრო შორს გადაიტანოთ და თქვენ დაიცავთ საკუთარ თავს და თქვენს ახლობლებს. ჩვენ გირჩევთ ამის გაკეთებას და შემდეგ გაზომეთ ფონი კომპიუტერიდან ელექტრომაგნიტური ველის გამოსხივების დეტექტორის გამოყენებით, რათა ნათლად გადაამოწმოთ მისი შემცირება.

ეს რჩევა ასევე ეხება მაცივრის განთავსებას, რომელიც პრაქტიკული, მაგრამ არაუსაფრთხოა.

არცერთ ცხრილს არ შეუძლია მიუთითოს ზუსტი უსაფრთხო მანძილი კონკრეტული ელექტრული აღჭურვილობისგან, რადგან რადიაცია შეიძლება განსხვავდებოდეს, როგორც მოწყობილობის მოდელის, ასევე მწარმოებლის ქვეყნიდან გამომდინარე. ამ დროისთვის არ არსებობს ერთი საერთაშორისო სტანდარტი, ასე რომ სხვა და სხვა ქვეყნებისტანდარტები შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს.

რადიაციის ინტენსივობა ზუსტად შეიძლება განისაზღვროს სპეციალური მოწყობილობის - ფლუქსმეტრის გამოყენებით. რუსეთში მიღებული სტანდარტების მიხედვით, მაქსიმალური დასაშვები დოზა არ უნდა აღემატებოდეს 0.2 μT. ჩვენ გირჩევთ გაზომვების ჩატარებას ბინაში ელექტრომაგნიტური ველის გამოსხივების ხარისხის გასაზომად ზემოაღნიშნული მოწყობილობის გამოყენებით.

შეეცადეთ შეამციროთ რადიაციის ზემოქმედების დრო, ანუ დიდხანს არ დარჩეთ მომუშავე ელექტრო მოწყობილობებთან ახლოს. მაგალითად, სულაც არ არის საჭირო საჭმლის მომზადებისას მუდმივად დგომა ელექტრო ღუმელთან ან მიკროტალღურ ღუმელთან. რაც შეეხება ელექტრო მოწყობილობებს, შეგიძლიათ შეამჩნიოთ, რომ თბილი ყოველთვის არ ნიშნავს უსაფრთხოებას.

ყოველთვის გამორთეთ ელექტრო მოწყობილობები, როდესაც არ იყენებთ. ადამიანები ხშირად ტოვებენ ჩართულ მოწყობილობებს, იმის გათვალისწინებით, რომ ამ დროს ელექტრომაგნიტური გამოსხივება გამოდის ელექტრომოწყობილობიდან. გამორთეთ თქვენი ლეპტოპი, პრინტერი ან სხვა აღჭურვილობა.

ელექტრომაგნიტური ტალღები არის ელექტრომაგნიტური ველების გავრცელება სივრცეში და დროში.

როგორც ზემოთ აღინიშნა, ელექტრომაგნიტური ტალღების არსებობა თეორიულად იწინასწარმეტყველა დიდმა ინგლისელი ფიზიკოსიჯ.მაქსველი 1864 წელს. მან გააანალიზა იმ დროისთვის ცნობილი ელექტროდინამიკის ყველა კანონი და ცდილობდა გამოეყენებინა ისინი დროში ცვალებად ელექტრულ და მაგნიტურ ველებზე. მან შემოიტანა მორევის ელექტრული ველის კონცეფცია ფიზიკაში და შესთავაზა კანონის ახალი ინტერპრეტაცია. ელექტრომაგნიტური ინდუქციაფარადეიმ აღმოაჩინა 1831 წელს: მაგნიტური ველის ნებისმიერი ცვლილება წარმოქმნის მორევის ელექტრულ ველს მიმდებარე სივრცეში, რომლის ძალის ხაზები დახურულია.

მან არსებობის ჰიპოთეზა წამოაყენა და საპირისპირო პროცესი: დროში ცვალებადი ელექტრული ველი წარმოქმნის მაგნიტურ ველს მიმდებარე სივრცეში. მაქსველმა პირველმა აღწერა დინამიკა ახალი ფორმამატერია - ელექტრომაგნიტური ველი, და მიღებულია განტოლებათა სისტემა (მაქსველის განტოლებები), რომელიც აკავშირებს ელექტრომაგნიტური ველის მახასიათებლებს მის წყაროებთან - ელექტრული მუხტები და დენები. ელექტრომაგნიტურ ტალღაში ხდება ელექტრული და მაგნიტური ველების ურთიერთ გარდაქმნები. ნახაზი 2 a, b ასახავს ელექტრული და მაგნიტური ველების ურთიერთ გარდაქმნას.

სურათი 2 - ელექტრული და მაგნიტური ველების ურთიერთ ტრანსფორმაცია: ა) ელექტრომაგნიტური ინდუქციის კანონი მაქსველის ინტერპრეტაციაში; ბ) მაქსველის ჰიპოთეზა. ცვალებადი ელექტრული ველი წარმოქმნის მაგნიტურ ველს

ელექტრომაგნიტური ველის დაყოფა ელექტრულ და მაგნიტურად დამოკიდებულია საცნობარო სისტემის არჩევანზე. მართლაც, იმავე საცნობარო სისტემაში მოსვენებულ მუხტების ირგვლივ მხოლოდ ელექტრული ველია; თუმცა, იგივე მუხტები გადაადგილდებიან სხვა საცნობარო სისტემასთან შედარებით და ამ საცნობარო სისტემაში, გარდა ელექტრულისა, ასევე წარმოქმნიან მაგნიტურ ველს. ამრიგად, მაქსველის თეორიამ ერთმანეთთან დააკავშირა ელექტრო და მაგნიტური ფენომენები.

თუ ალტერნატიული ელექტრული ან მაგნიტური ველი აღგზნებულია რხევადი მუხტების დახმარებით, მაშინ მიმდებარე სივრცეში ჩნდება ელექტრული და მაგნიტური ველების ურთიერთ გარდაქმნების თანმიმდევრობა, რომელიც ვრცელდება წერტილიდან წერტილამდე. ორივე ეს ველი არის მორევი და ვექტორები და განლაგებულია ურთიერთში პერპენდიკულარული სიბრტყეები. ელექტრომაგნიტური ველის გავრცელების პროცესი სქემატურად არის ნაჩვენები ნახ.3-ზე. ეს პროცესი, რომელიც პერიოდულია დროში და სივრცეში, არის ელექტრომაგნიტური ტალღა.

სურათი 3 - ელექტრომაგნიტური ველის გავრცელების პროცესი

ეს ჰიპოთეზა იყო მხოლოდ თეორიული ვარაუდი, რომელსაც არ ჰქონდა ექსპერიმენტული დადასტურება, მაგრამ მის საფუძველზე მაქსველმა შეძლო დაეწერა განტოლებების თანმიმდევრული სისტემა, რომელიც აღწერდა ელექტრული და მაგნიტური ველების ურთიერთ გარდაქმნებს, ანუ ელექტრომაგნიტური ველის განტოლებათა სისტემას.

ასე რომ, სერია გამომდინარეობს მაქსველის თეორიიდან მნიშვნელოვანი დასკვნები- ელექტრომაგნიტური ტალღების ძირითადი თვისებები.

არსებობს ელექტრომაგნიტური ტალღები, ე.ი. სივრცეში და დროში გავრცელებული ელექტრომაგნიტური ველი.

ბუნებაში, ელექტრული და მაგნიტური ფენომენები მოქმედებს როგორც ერთი პროცესის ორი მხარე.

ელექტრომაგნიტური ტალღები გამოიყოფა რხევითი მუხტით. აჩქარების არსებობა ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოსხივების მთავარი პირობაა, ე.ი.

• - მაგნიტური ველის ნებისმიერი ცვლილება ქმნის მორევის ელექტრულ ველს მიმდებარე სივრცეში (ნახ. 2ა).
• - ელექტრული ველის ნებისმიერი ცვლილება აღაგზნებს მიმდებარე სივრცეში მორევის მაგნიტურ ველს, რომლის ინდუქციური ხაზები განლაგებულია მონაცვლეობითი ელექტრული ველის ინტენსივობის ხაზების პერპენდიკულარულ სიბრტყეში და ფარავს მათ (ნახ. 2ბ).

წარმოქმნილი მაგნიტური ველის ინდუქციური ხაზები ქმნის „მარჯვენა ხრახნს“ ვექტორთან. ელექტრომაგნიტური ტალღები განივი - ვექტორები და პერპენდიკულარულია ერთმანეთთან და დევს ტალღის გავრცელების მიმართულების პერპენდიკულარულ სიბრტყეში (ნახ. 4).

სურათი 4 - განივი ელექტრომაგნიტური ტალღები

ელექტრული ველის პერიოდული ცვლილებები (დაძაბულობის ვექტორი E) წარმოქმნის ცვალებად მაგნიტურ ველს (ინდუქციური ვექტორი B), რაც თავის მხრივ წარმოქმნის ცვალებად ელექტრულ ველს. ვექტორების E და B რხევები ხდება ორმხრივ პერპენდიკულარულ სიბრტყეში და ტალღის გავრცელების ხაზის პერპენდიკულარულად (სიჩქარის ვექტორი) და ფაზაშია ნებისმიერ წერტილში. ელექტრული და მაგნიტური ველის ხაზები ელექტრომაგნიტურ ტალღაში დახურულია. ასეთ ველებს მორევის ველებს უწოდებენ.

ელექტრომაგნიტური ტალღები მატერიაში სასრული სიჩქარით ვრცელდება და ამან კიდევ ერთხელ დაადასტურა მოკლე დიაპაზონის ურთიერთქმედების თეორიის მართებულობა.

მაქსველის დასკვნა ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელების სასრული სიჩქარის შესახებ ეწინააღმდეგებოდა იმ დროს მიღებულ შორ მანძილზე მოქმედების თეორიას, რომელშიც ელექტრული და მაგნიტური ველების გავრცელების სიჩქარე უსასრულოდ დიდი იყო მიჩნეული. მაშასადამე, მაქსველის თეორიას უწოდებენ მოკლე დიაპაზონის მოქმედების თეორიას.

ასეთ ტალღებს შეუძლია გავრცელდეს არა მხოლოდ აირებში, სითხეებსა და მყარ სხეულებში, არამედ ვაკუუმშიც.

ელექტრომაგნიტური ტალღების სიჩქარე ვაკუუმში არის c=300000 კმ/წმ. ვაკუუმში ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელების სიჩქარე ერთ-ერთი ფუნდამენტური ფიზიკური მუდმივია.

ელექტრომაგნიტური ტალღის გავრცელება დიელექტრიკში არის ელექტრომაგნიტური ენერგიის უწყვეტი შთანთქმა და ხელახალი გამოსხივება ნივთიერების ელექტრონებისა და იონების მიერ, იძულებითი რხევებიტალღის მონაცვლეობით ელექტრულ ველში. ამ შემთხვევაში დიელექტრიკში ტალღის სიჩქარე მცირდება.

ელექტრომაგნიტური ტალღები ატარებენ ენერგიას. ტალღების გავრცელებისას წარმოიქმნება ელექტრომაგნიტური ენერგიის ნაკადი. თუ ავირჩევთ S უბანს (ნახ. 4), რომელიც ორიენტირებულია ტალღის გავრცელების მიმართულებაზე პერპენდიკულარულად, მაშინ მოკლე დროში Dt ენერგია DWem მოედინება ადგილზე, ტოლი

DWem = (we + wm) xSDt.

ერთი საშუალოდან მეორეზე გადასვლისას ტალღის სიხშირე არ იცვლება.

ელექტრომაგნიტური ტალღები შეიძლება შეიწოვოს მატერიით. ეს გამოწვეულია მატერიის დამუხტული ნაწილაკების მიერ ენერგიის რეზონანსული შთანთქმით. თუ დიელექტრიკული ნაწილაკების რხევის ბუნებრივი სიხშირე ძალიან განსხვავდება ელექტრომაგნიტური ტალღის სიხშირისგან, შთანთქმა ხდება სუსტად და გარემო ხდება გამჭვირვალე ელექტრომაგნიტური ტალღისთვის.

ორ მედიას შორის ინტერფეისის დარტყმისას, ტალღის ნაწილი აირეკლება, ნაწილი კი გადადის მეორე გარემოში და ირღვევა. თუ მეორე საშუალო მეტალია, მაშინ მეორე გარემოში გადამავალი ტალღა სწრაფად იშლება და უმეტესობაენერგია (განსაკუთრებით დაბალი სიხშირის ვიბრაციები) აისახება პირველ გარემოში (ლითონები გაუმჭვირვალეა ელექტრომაგნიტური ტალღებისთვის).

მედიაში გავრცელებისას, ელექტრომაგნიტურ ტალღებს, ისევე როგორც ნებისმიერ სხვა ტალღებს, შეუძლია განიცადოს რეფრაქცია და ასახვა მედიას, დისპერსიის, შთანთქმის, ჩარევის ინტერფეისზე; არაერთგვაროვან გარემოში გამრავლებისას შეინიშნება ტალღის დიფრაქცია, ტალღების გაფანტვა და სხვა ფენომენები.

მაქსველის თეორიიდან გამომდინარეობს, რომ ელექტრომაგნიტურმა ტალღებმა უნდა მოახდინოს ზეწოლა შთამნთქმელ ან ამრეკლავ სხეულზე. ელექტრომაგნიტური გამოსხივების წნევა აიხსნება იმით, რომ ტალღის ელექტრული ველის გავლენის ქვეშ სუსტი დენები წარმოიქმნება ნივთიერებაში, ანუ დამუხტული ნაწილაკების მოწესრიგებული მოძრაობა. ამ დენებზე გავლენას ახდენს ამპერის ძალა ტალღის მაგნიტური ველიდან, რომელიც მიმართულია ნივთიერების სისქეში. ეს ძალა ქმნის შედეგად წნევას. ელექტრომაგნიტური გამოსხივების წნევა ჩვეულებრივ უმნიშვნელოა. მაგალითად, წნევა მზის რადიაციადედამიწაზე მოსვლა, აბსოლუტურად შთანთქმის ზედაპირზე არის დაახლოებით 5 μPa.

პირველი ექსპერიმენტები ამრეკლავ და შთანთქმელ სხეულებზე რადიაციული წნევის დასადგენად, რამაც დაადასტურა მაქსველის თეორიის დასკვნა, ჩაატარა მოსკოვის უნივერსიტეტის გამოჩენილმა ფიზიკოსმა პ.ნ. ლებედევი 1900 წელს. ასეთი მცირე ეფექტის აღმოჩენა მოითხოვდა მის არაჩვეულებრივ გამომგონებლობას და უნარს ექსპერიმენტის დაყენებისა და ჩატარებისას. 1900 წელს მან მოახერხა სინათლის წნევის გაზომვა მყარი, ხოლო 1910 წელს - გაზებზე. P.I მოწყობილობის ძირითადი ნაწილი მსუბუქი წნევის გასაზომად ლებედევმა გამოიყენა მსუბუქი დისკები 5 მმ დიამეტრით დაკიდებული ელასტიურ ძაფზე (სურ. 5) ევაკუირებული ჭურჭლის შიგნით.

სურათი 5 - ექსპერიმენტი P.I. ლებედევა

დისკები მზადდებოდა სხვადასხვა ლითონებიდა მათი შეცვლა შესაძლებელია ექსპერიმენტების დროს. ძლიერი ელექტრული რკალის შუქი მიმართული იყო დისკებზე. დისკების სინათლის ზემოქმედების შედეგად ძაფი გადაუგრიხა და დისკები გადაიხარა. ექსპერიმენტების შედეგები P.I. ლებედევი სრულიად შეესაბამება მაქსველის ელექტრომაგნიტურ თეორიას და ჰქონდა დიდი ღირებულებამისი დასამტკიცებლად.

ელექტრომაგნიტური ტალღების წნევის არსებობა საშუალებას გვაძლევს დავასკვნათ, რომ ელექტრომაგნიტური ველი ხასიათდება მექანიკური იმპულსით. Მიხედვით სპეციალური თეორიაფარდობითობა, ეს მართალია ნებისმიერი სხეულისთვის, მიუხედავად მათი ბუნებისა და შინაგანი სტრუქტურისა.

ვინაიდან სინათლის ტალღის წნევა ძალიან მცირეა, ის არ თამაშობს მნიშვნელოვანი როლიიმ ფენომენებში, რომლებსაც ყოველდღიურ ცხოვრებაში ვაწყდებით. მაგრამ საპირისპირო მასშტაბის კოსმოსურ და მიკროსკოპულ სისტემებში ამ ეფექტის როლი მკვეთრად იზრდება. Ისე, გრავიტაციული მიზიდულობათითოეული ვარსკვლავის მატერიის გარე ფენები ცენტრისკენ დაბალანსებულია ძალით, რაშიც მნიშვნელოვანი წვლილი შეაქვს ვარსკვლავის სიღრმიდან გარედან მომდინარე სინათლის წნევას. მიკროსამყაროში სინათლის წნევა ვლინდება, მაგალითად, ატომიდან სინათლის გამოყოფის ფენომენში. მას განიცდის აღგზნებული ატომი, როდესაც ის ასხივებს სინათლეს.

სინათლის წნევა მნიშვნელოვან როლს თამაშობს ასტროფიზიკურ მოვლენებში, კერძოდ, კომეტის კუდების, ვარსკვლავების და ა.შ. სინათლის წნევა მნიშვნელოვან მნიშვნელობას აღწევს იმ ადგილებში, სადაც ფოკუსირებულია ძლიერი კვანტური სინათლის გენერატორების (ლაზერების) გამოსხივება. ასე რომ, ზეწოლა ორიენტირებული ლაზერული გამოსხივებათხელი ლითონის ფირფიტის ზედაპირზე შეიძლება გამოიწვიოს მისი დაშლა, ანუ ფირფიტაში ხვრელის გამოჩენა. ამრიგად, ელექტრომაგნიტურ ველს აქვს მატერიალური სხეულების ყველა მახასიათებელი - ენერგია, გავრცელების სასრული სიჩქარე, იმპულსი, მასა. ეს იმაზე მეტყველებს, რომ ელექტრომაგნიტური ველი მატერიის არსებობის ერთ-ერთი ფორმაა.

მ.ფარადეიმ შემოიტანა ველის კონცეფცია:

ელექტროსტატიკური ველი წარმოიქმნება სტაციონარული მუხტის გარშემო,

მოძრავი მუხტების (დენის) გარშემო წარმოიქმნება მაგნიტური ველი.

1830 წელს მ.ფარადეიმ აღმოაჩინა ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენი: როდესაც მაგნიტური ველი იცვლება, ჩნდება მორევის ელექტრული ველი.

სურათი 2.7 - მორევის ელექტრული ველი

სად,
- ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორი,
- მაგნიტური ინდუქციის ვექტორი.

მონაცვლეობითი მაგნიტური ველი ქმნის მორევის ელექტრულ ველს.

1862 წელს დ.კ. მაქსველმა წამოაყენა ჰიპოთეზა: როდესაც ელექტრული ველი იცვლება, ჩნდება მორევის მაგნიტური ველი.

გაჩნდა ერთიანი ელექტრომაგნიტური ველის იდეა.

სურათი 2.8 - ერთიანი ელექტრომაგნიტური ველი.

ალტერნატიული ელექტრული ველი ქმნის მორევის მაგნიტურ ველს.

ელექტრომაგნიტური ველი- ეს სპეციალური ფორმამატერია - ელექტრული და მაგნიტური ველების ერთობლიობა. ალტერნატიული ელექტრული და მაგნიტური ველები ერთდროულად არსებობს და ქმნიან ერთ ელექტრომაგნიტურ ველს. ეს არის მასალა:

ვლინდება მოქმედებაში როგორც სტაციონარული, ასევე მოძრავი მუხტებზე;

ვრცელდება მაღალი, მაგრამ სასრული სიჩქარით;

ის არსებობს ჩვენი ნებისა და სურვილების მიუხედავად.

დატენვის სიჩქარით, ნულის ტოლი, არის მხოლოდ ელექტრული ველი. მუდმივი დატენვის სიჩქარით წარმოიქმნება ელექტრომაგნიტური ველი.

მუხტის აჩქარებული მოძრაობით გამოიყოფა ელექტრომაგნიტური ტალღა, რომელიც ვრცელდება სივრცეში სასრული სიჩქარით. .

ელექტრომაგნიტური ტალღების იდეის შემუშავება მაქსველს ეკუთვნის, მაგრამ ფარადეიმ უკვე გამოიცნო მათი არსებობის შესახებ, თუმცა ნაწარმოების გამოქვეყნების ეშინოდა (ის გარდაცვალებიდან 100 წელზე მეტი ხნის შემდეგ წაიკითხეს).

ელექტრომაგნიტური ტალღის წარმოქმნის მთავარი პირობა არის ელექტრული მუხტების დაჩქარებული მოძრაობა.

რა არის ელექტრომაგნიტური ტალღა, მარტივად შეიძლება ილუსტრირებული იყოს შემდეგი მაგალითის გამოყენებით. თუ კენჭს გადააგდებთ წყლის ზედაპირზე, ზედაპირზე წარმოიქმნება ტალღები, რომლებიც გავრცელდება წრეებში. ისინი გამრავლების გარკვეული სიჩქარით მოძრაობენ წარმოშობის წყაროდან (არეულობა). ელექტრომაგნიტური ტალღებისთვის, დარღვევები არის ელექტრული და მაგნიტური ველები, რომლებიც მოძრაობენ სივრცეში. ელექტრომაგნიტური ველი, რომელიც დროთა განმავლობაში იცვლება, აუცილებლად იწვევს ალტერნატიული მაგნიტური ველის გამოჩენას და პირიქით. ეს სფეროები ურთიერთდაკავშირებულია.

ელექტრომაგნიტური ტალღების სპექტრის მთავარი წყარო მზის ვარსკვლავია. ელექტრომაგნიტური ტალღების სპექტრის ნაწილი ჩანს ადამიანის თვალით. ეს სპექტრი 380...780 ნმ დიაპაზონშია (ნახ. 2.1). ხილულ სპექტრში თვალი განსხვავებულად გრძნობს სინათლეს. სხვადასხვა ტალღის სიგრძის ელექტრომაგნიტური ვიბრაციები იწვევს სხვადასხვა ფერის სინათლის შეგრძნებას.

სურათი 2.9 - ელექტრომაგნიტური ტალღების სპექტრი

ელექტრომაგნიტური ტალღის სპექტრის ნაწილი გამოიყენება რადიოტელევიზიისა და საკომუნიკაციო მიზნებისთვის. ელექტრომაგნიტური ტალღების წყარო არის მავთული (ანტენა), რომელშიც ელექტრული მუხტები ირხევა. ველის ფორმირების პროცესი, რომელიც მავთულთან ახლოს დაიწყო, თანდათან, წერტილი-პუნქტით, მთელ სივრცეს მოიცავს. რაც უფრო მაღალია სიხშირე ალტერნატიული დენიმავთულის გავლით და ელექტრული ან მაგნიტური ველის წარმოქმნით, მით უფრო ინტენსიურია მავთულის მიერ შექმნილი მოცემული სიგრძის რადიოტალღები.

რადიო(ლათ. რადიო - ასხივებს, ასხივებს სხივებს ← რადიუსი - სხივი) - უკაბელო კომუნიკაციის სახეობა, რომლის დროსაც სივრცეში თავისუფლად გავრცელებული რადიოტალღები გამოიყენება სიგნალის გადამტანად.

Რადიო ტალღები(რადიოდან...), ელექტრომაგნიტური ტალღები ტალღის სიგრძით > 500 მკმ (სიხშირე< 6×10 12 Гц).

რადიოტალღები არის ელექტრული და მაგნიტური ველები, რომლებიც იცვლება დროთა განმავლობაში. თავისუფალ სივრცეში რადიოტალღების გავრცელების სიჩქარეა 300000 კმ/წმ. აქედან შეიძლება განისაზღვროს რადიოტალღის სიგრძე (მ).

λ=300/f, wheref - სიხშირე (MHz)

სატელეფონო საუბრის დროს წარმოქმნილი ჰაერში ხმოვანი ვიბრაციები მიკროფონით გარდაიქმნება ხმის სიხშირის ელექტრულ ვიბრაციად, რომელიც სადენებით გადაეცემა აბონენტის აღჭურვილობას. იქ, ხაზის მეორე ბოლოში, ისინი გარდაიქმნება სატელეფონო ემიტერის გამოყენებით ჰაერის ვიბრაციებად, რომლებიც აღიქმება აბონენტის მიერ ბგერად. ტელეფონში მიკროსქემის კომუნიკაციის საშუალებაა მავთული, რადიომაუწყებლობაში - რადიოტალღები.

ნებისმიერი რადიოსადგურის გადამცემის "გული" არის გენერატორი - მოწყობილობა, რომელიც აწარმოებს მაღალი, მაგრამ მკაცრად მუდმივი სიხშირის რხევებს მოცემული რადიოსადგურისთვის. ეს რადიოსიხშირული რხევები, გაძლიერებული საჭირო სიმძლავრემდე, შედის ანტენაში და აღაგზნებს ზუსტად იგივე სიხშირის ელექტრომაგნიტურ რხევებს - რადიოტალღებს მის მიმდებარე სივრცეში. რადიოსადგურის ანტენიდან მოშორებული რადიოტალღების სიჩქარე სინათლის სიჩქარის ტოლია: 300000 კმ/წმ, რაც თითქმის მილიონჯერ აღემატება ჰაერში ბგერის გავრცელებას. ეს ნიშნავს, რომ თუ გადამცემი ჩართული იყო დროის გარკვეულ მომენტში მოსკოვის სამაუწყებლო სადგურზე, მაშინ მისი რადიო ტალღები მივა ვლადივოსტოკში 1/30 წმ-ზე ნაკლებ დროში და ამ დროის განმავლობაში ხმას ექნება დრო, რომ გავრცელდეს მხოლოდ 10-. 11 მ.

რადიოტალღები ვრცელდება არა მხოლოდ ჰაერში, არამედ იქ, სადაც ჰაერი არ არის, მაგალითად, გარე სივრცეში. ამით განსხვავდებიან ისინი ხმის ტალღები, რისთვისაც ჰაერი ან სხვა მკვრივი საშუალება, როგორიცაა წყალი, აბსოლუტურად აუცილებელია.

ელექტრომაგნიტური ტალღა - სივრცეში გავრცელებული ელექტრომაგნიტური ველი (ვექტორების რხევები
). მუხტის მახლობლად, ელექტრული და მაგნიტური ველები იცვლება ფაზის ცვლა p/2.

სურათი 2.10 - ერთიანი ელექტრომაგნიტური ველი.

ჩართულია შორი მანძილიელექტრული მუხტისაგან და მაგნიტური ველიცვლილება ფაზაში.

სურათი 2.11 - ელექტრული და მაგნიტური ველების ფაზაში ცვლილება.

ელექტრომაგნიტური ტალღა განივია. ელექტრომაგნიტური ტალღის სიჩქარის მიმართულება ემთხვევა მარჯვენა ხრახნის მოძრაობის მიმართულებას ვექტორული ღრიალის სახელურის შემობრუნებისას. ვექტორამდე .

სურათი 2.12 - ელექტრომაგნიტური ტალღა.

უფრო მეტიც, ელექტრომაგნიტურ ტალღაში კავშირი დაკმაყოფილებულია
, სადაც c არის სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში.

მაქსველმა თეორიულად გამოთვალა ელექტრომაგნიტური ტალღების ენერგია და სიჩქარე.

ამრიგად, ტალღის ენერგია პირდაპირპროპორციულია სიხშირის მეოთხე სიმძლავრისა. ეს ნიშნავს, რომ ტალღის უფრო ადვილად გამოსავლენად, ის მაღალი სიხშირის უნდა იყოს.

ელექტრომაგნიტური ტალღები აღმოაჩინა გ.ჰერცმა (1887).

დახურული რხევითი წრე არ ასხივებს ელექტრომაგნიტურ ტალღებს: კონდენსატორის ელექტრული ველის მთელი ენერგია გარდაიქმნება კოჭის მაგნიტური ველის ენერგიად. რხევის სიხშირე განისაზღვრება რხევის მიკროსქემის პარამეტრებით:
.

სურათი 2.13 - ოსცილატორული წრე.

სიხშირის გასაზრდელად საჭიროა L და C შემცირება, ე.ი. გაშალეთ ხვეული სწორ მავთულზე და იმიტომ
შეამცირეთ ფირფიტების ფართობი და გადაიტანეთ ისინი მაქსიმალურ მანძილზე. აქედან ვხედავთ, რომ არსებითად გვექნება სწორი გამტარი.

ასეთ მოწყობილობას ჰერცის ვიბრატორი ეწოდება. შუა იჭრება და უკავშირდება მაღალი სიხშირის ტრანსფორმატორს. მავთულის ბოლოებს შორის, რომლებზეც დამაგრებულია პატარა ბურთულები, ელექტრული ნაპერწკალი ხტება, რომელიც ელექტრომაგნიტური ტალღის წყაროა. ტალღა ვრცელდება ისე, რომ ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორი ირხევა იმ სიბრტყეში, რომელშიც მდებარეობს გამტარი.

სურათი 2.14 - ჰერცის ვიბრატორი.

თუ ემიტერის პარალელურად ერთსა და იმავე გამტარს (ანტენას) მოათავსებთ, მაშინ მასში მუხტები დაიწყებენ რხევას და სუსტი ნაპერწკლები გადახტება გამტარებს შორის.

ჰერცმა აღმოაჩინა ელექტრომაგნიტური ტალღები ექსპერიმენტულად და გაზომა მათი სიჩქარე, რომელიც დაემთხვა მაქსველის მიერ გამოთვლილ სიჩქარეს და უდრის c = 3-ს. 10 8 მ/წმ.

ალტერნატიული ელექტრული ველი წარმოქმნის ალტერნატიულ მაგნიტურ ველს, რომელიც, თავის მხრივ, წარმოქმნის ალტერნატიულ ელექტრულ ველს, ანუ ანტენა, რომელიც აღაგზნებს ერთ-ერთ ველს, იწვევს ერთი ელექტრომაგნიტური ველის გამოჩენას. ამ ველის ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისება ის არის, რომ ის ვრცელდება ელექტრომაგნიტური ტალღების სახით.

ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელების სიჩქარე უზარმაზარ გარემოში დამოკიდებულია გარემოს შედარებით დიელექტრიკულ და მაგნიტურ გამტარიანობაზე. ჰაერისთვის გარემოს მაგნიტური გამტარიანობა უდრის ერთიანობას, შესაბამისად, ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელების სიჩქარე ამ შემთხვევაში უდრის სინათლის სიჩქარეს.

ანტენა შეიძლება იყოს ვერტიკალური მავთული, რომელიც იკვებება მაღალი სიხშირის გენერატორით. გენერატორი ხარჯავს ენერგიას გამტარში თავისუფალი ელექტრონების მოძრაობის დასაჩქარებლად და ეს ენერგია გარდაიქმნება ალტერნატიულ ელექტრომაგნიტურ ველად, ანუ ელექტრომაგნიტურ ტალღებად. რაც უფრო მაღალია გენერატორის დენის სიხშირე, მით უფრო სწრაფად იცვლება ელექტრომაგნიტური ველი და მით უფრო ინტენსიურია ტალღების შეხორცება.

ანტენის მავთულთან ასოცირდება როგორც ელექტრული ველი, რომლის ძალის ხაზები იწყება დადებით მუხტებზე და მთავრდება უარყოფით მუხტებზე, ასევე მაგნიტური ველი, რომლის ხაზები იხურება მავთულის დენის გარშემო. რაც უფრო მოკლეა რხევის პერიოდი, მით ნაკლები დრო რჩება შეკრული ველების ენერგია მავთულთან (ანუ გენერატორთან) დასაბრუნებლად და მით უფრო გადაიქცევა თავისუფალ ველებად, რომლებიც შემდგომში ვრცელდება ელექტრომაგნიტური ტალღების სახით. ელექტრომაგნიტური ტალღების ეფექტური გამოსხივება ხდება იმ პირობით, რომ ტალღის სიგრძე და გამოსხივებული მავთულის სიგრძე თანაზომიერია.

ამრიგად, შეიძლება დადგინდეს, რომ რადიო ტალღა- ეს არის ელექტრომაგნიტური ველი, რომელიც არ არის დაკავშირებული ემიტერთან და არხის შემქმნელ მოწყობილობებთან, თავისუფლად ვრცელდება სივრცეში ტალღის სახით, რხევის სიხშირით 10 -3-დან 10 12 ჰც-მდე.

ანტენაში ელექტრონების რხევები იქმნება პერიოდულად ცვალებადი ემფ-ის წყაროს მიერ პერიოდთან ერთად. თ. თუ რაღაც მომენტში ანტენის ველს ჰქონდა მაქსიმალური მნიშვნელობა, გარკვეული პერიოდის შემდეგ მას იგივე მნიშვნელობა ექნება თ. ამ დროის განმავლობაში, ელექტრომაგნიტური ველი, რომელიც თავდაპირველად არსებობდა ანტენაზე, გადაადგილდება მანძილზე

λ = υТ (1)

მინიმალური მანძილი სივრცეში ორ წერტილს შორის, სადაც ველს აქვს იგივე მნიშვნელობა, ეწოდება ტალღის სიგრძე.როგორც ჩანს (1) ტალღის სიგრძე λ დამოკიდებულია მისი გავრცელების სიჩქარეზე და ანტენაში ელექტრონების რხევის პერიოდზე. იმიტომ რომ სიხშირემიმდინარე ვ = 1/ტ, შემდეგ ტალღის სიგრძე λ = υ / ვ .

რადიო ბმული მოიცავს შემდეგ ძირითად ნაწილებს:

გადამცემი

მიმღები

გარემო, რომელშიც რადიოტალღები ვრცელდება.

გადამცემი და მიმღები არის რადიოკავშირის კონტროლირებადი ელემენტები, რადგან თქვენ შეგიძლიათ გაზარდოთ გადამცემის სიმძლავრე, დააკავშიროთ უფრო ეფექტური ანტენა და გაზარდოთ მიმღების მგრძნობელობა. მედია არის რადიოკავშირის უკონტროლო ელემენტი.

განსხვავება რადიოკავშირის ხაზსა და სადენიან ხაზებს შორის არის ის, რომ სადენიანი ხაზები, სადენები ან კაბელები, რომლებიც კონტროლირებადი ელემენტებია (შეგიძლიათ შეცვალოთ მათი ელექტრული პარამეტრები), გამოიყენება როგორც დამაკავშირებელი რგოლი.

ელექტრომაგნიტური ტალღები, ფიზიკის მიხედვით, ერთ-ერთი ყველაზე იდუმალია. მათში ენერგია რეალურად ქრება არსად, ჩნდება არსაიდან. სხვა ასეთი ობიექტი მთელ მეცნიერებაში არ არსებობს. როგორ ხდება ყველა ეს მშვენიერი ურთიერთ ტრანსფორმაცია?

მაქსველის ელექტროდინამიკა

და ყველაფერი დაიწყო იმით, რომ მეცნიერი მაქსველიჯერ კიდევ 1865 წელს, ფარადეის ნაშრომზე დაყრდნობით, მან გამოიტანა ელექტრომაგნიტური ველის განტოლება. თავად მაქსველს სჯეროდა, რომ მისი განტოლებები აღწერდა ეთერში ტალღების ბრუნვას და დაძაბულობას. ოცდასამი წლის შემდეგ ჰერცმა ექსპერიმენტულად შექმნა ასეთი დარღვევები გარემოში და შესაძლებელი გახდა არა მხოლოდ მათი შეჯერება ელექტროდინამიკის განტოლებებთან, არამედ ამ დარღვევების გავრცელების მარეგულირებელი კანონების მიღებაც. წარმოიშვა კურიოზული ტენდენცია, რომ ნებისმიერი დარღვევა, რომელიც ელექტრომაგნიტური ხასიათისაა, ჰერციან ტალღებად გამოცხადდეს. თუმცა, ეს გამოსხივება არ არის ერთადერთი გზაენერგიის გადაცემის განხორციელება.

Უკაბელო კავშირი

დღეს, ასეთი უკაბელო კომუნიკაციების განხორციელების შესაძლო ვარიანტები მოიცავს:

ელექტროსტატიკური შეერთება, რომელსაც ასევე უწოდებენ capacitive couping;

ინდუქცია;

მიმდინარე;

ტესლას დაწყვილება, ანუ ელექტრონის სიმკვრივის ტალღების შეერთება გამტარ ზედაპირებზე;

ყველაზე გავრცელებული მატარებლების ყველაზე ფართო დიაპაზონი, რომლებსაც ელექტრომაგნიტური ტალღები ეწოდება - ულტრა დაბალი სიხშირეებიდან გამა გამოსხივებამდე.

ღირს ამ ტიპის კომუნიკაციების უფრო დეტალურად განხილვა.

ელექტროსტატიკური შეერთება

ორი დიპოლუსი შეწყვილებულია ელექტრული ძალებისივრცეში, რაც კულონის კანონის შედეგია. ელექტრომაგნიტური ტალღებისგან ამ ტიპისკომუნიკაცია გამოირჩევა დიპოლების შეერთების შესაძლებლობით, როდესაც ისინი განლაგებულია იმავე ხაზზე. მანძილების მატებასთან ერთად, კავშირის სიძლიერე ქრება და ის ასევე შეინიშნება ძლიერი გავლენასხვადასხვა ჩარევები.

ინდუქციური შეერთება

ინდუქციური გაჟონვის მაგნიტურ ველებზე დაყრდნობით. დაფიქსირდა ობიექტებს შორის, რომლებსაც აქვთ ინდუქცია. მისი გამოყენება საკმაოდ შეზღუდულია მისი მცირე დიაპაზონის გამო.

მიმდინარე კომუნიკაცია

გამტარ საშუალებებში დენების გავრცელების გამო, შეიძლება მოხდეს გარკვეული ურთიერთქმედება. თუ დენები გადის ტერმინალებში (კონტაქტების წყვილი), მაშინ ეს იგივე დენები შეიძლება გამოვლინდეს კონტაქტებიდან მნიშვნელოვან მანძილზე. ამას ჰქვია მიმდინარე გავრცელების ეფექტი.

ტესლას კავშირი

ცნობილმა ფიზიკოსმა ნიკოლა ტესლამ გამოიგონა კომუნიკაცია გამტარ ზედაპირზე ტალღების გამოყენებით. თუ თვითმფრინავის რომელიმე ადგილას მუხტის მატარებლის სიმკვრივე ირღვევა, მაშინ ეს მატარებლები დაიწყებენ მოძრაობას, რაც წონასწორობის აღდგენისკენ მიისწრაფვის. ვინაიდან მატარებლებს აქვთ ინერციული ბუნება, აღდგენა ტალღური ხასიათისაა.

ელექტრომაგნიტური კომუნიკაცია

ელექტრომაგნიტური ტალღების ემისიას აქვს უზარმაზარი გრძელვადიანი ეფექტი, რადგან მათი ამპლიტუდა უკუპროპორციულია წყარომდე მანძილისა. სწორედ უკაბელო კომუნიკაციის ეს მეთოდი გახდა ყველაზე გავრცელებული. მაგრამ რა არის ელექტრომაგნიტური ტალღები? დასაწყისისთვის აუცილებელია მოკლე ექსკურსიის გაკეთება მათი აღმოჩენის ისტორიაში.

როგორ "გაჩნდა" ელექტრომაგნიტური ტალღები?

ყველაფერი დაიწყო 1829 წელს, როდესაც ამერიკელი ფიზიკოსიჰენრიმ აღმოაჩინა ელექტრული გამონადენის დარღვევები ლეიდენის ქილებთან ექსპერიმენტებში. 1832 წელს ფიზიკოსმა ფარადეიმ გამოთქვა მოსაზრება ისეთი პროცესის არსებობაზე, როგორიცაა ელექტრომაგნიტური ტალღები. მაქსველმა შექმნა თავისი ცნობილი ელექტრომაგნიტიზმის განტოლებები 1865 წელს. მეცხრამეტე საუკუნის ბოლოს იყო მრავალი წარმატებული მცდელობა უსადენო კომუნიკაციების შესაქმნელად ელექტროსტატიკური და ელექტრომაგნიტური ინდუქციის გამოყენებით. ცნობილმა გამომგონებელმა ედისონმა მოიფიქრა სისტემა, რომელიც მგზავრებს უშვებდა რკინიგზაგაგზავნეთ და მიიღეთ დეპეშები პირდაპირ მატარებლის მოძრაობისას. 1888 წელს გ.ჰერცმა ცალსახად დაამტკიცა, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღები ჩნდება მოწყობილობის გამოყენებით, რომელსაც ეწოდება ვიბრატორი. ჰერცმა ჩაატარა ექსპერიმენტი დისტანციაზე ელექტრომაგნიტური სიგნალის გადაცემის შესახებ. 1890 წელს ინჟინერმა და ფიზიკოსმა ბრანლიმ საფრანგეთიდან გამოიგონა ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ჩამწერი მოწყობილობა. შემდგომში ამ მოწყობილობას ეწოდა "რადიოგამტარი" (კოჰერერი). 1891-1893 წლებში ნიკოლა ტესლამ აღწერა სიგნალის გადაცემის ძირითადი პრინციპები. გრძელი დისტანციებზედა დააპატენტა ანძის ანტენა, რომელიც ელექტრომაგნიტური ტალღების წყარო იყო. ტალღების შესწავლისა და მათი წარმოებისა და გამოყენების ტექნიკური განხორციელების შემდგომი მიღწევები ეკუთვნის ასეთებს ცნობილი ფიზიკოსებიდა გამომგონებლები, როგორიცაა პოპოვი, მარკონი, დე მორი, ლოჯი, მიურჰედი და მრავალი სხვა.

"ელექტრომაგნიტური ტალღის" კონცეფცია

ელექტრომაგნიტური ტალღა არის ფენომენი, რომელიც ვრცელდება სივრცეში გარკვეული სასრული სიჩქარით და წარმოადგენს მონაცვლეობით ელექტრულ და მაგნიტურ ველს. ვინაიდან მაგნიტური და ელექტრული ველები განუყოფლად არის დაკავშირებული ერთმანეთთან, ისინი ქმნიან ელექტრომაგნიტურ ველს. ასევე შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღა არის ველის დარღვევა და მისი გავრცელებისას, მაგნიტური ველის ენერგია გარდაიქმნება ელექტრული ველის ენერგიად და პირიქით, მაქსველის ელექტროდინამიკის მიხედვით. გარეგნულად, ეს მსგავსია ნებისმიერი სხვა ტალღის გავრცელებას ნებისმიერ სხვა გარემოში, მაგრამ არსებობს მნიშვნელოვანი განსხვავებები.

რა განსხვავებაა ელექტრომაგნიტურ ტალღებსა და სხვებს შორის?

ელექტრომაგნიტური ტალღების ენერგია საკმაოდ უცნაურ გარემოში ვრცელდება. ამ და ნებისმიერი სხვა ტალღების შესადარებლად, აუცილებელია გავიგოთ, რა სახის გავრცელების საშუალებაა ჩვენ ვსაუბრობთ. ვარაუდობენ, რომ ინტრაატომურ სივრცეს ავსებს ელექტრული ეთერი - სპეციფიკური საშუალება, რომელიც არის აბსოლუტური დიელექტრიკი. ყველა ტალღა აჩვენებს გადასვლას გავრცელების დროს კინეტიკური ენერგიაპოტენციალისკენ და უკან. უფრო მეტიც, ამ ენერგიებს აქვთ მაქსიმალური გადანაცვლება დროში და სივრცეში ერთმანეთთან შედარებით სრული ტალღის პერიოდის ერთი მეოთხედით. ტალღის საშუალო ენერგია, რომელიც არის პოტენციური და კინეტიკური ენერგიის ჯამი, არის მუდმივი მნიშვნელობა. მაგრამ ელექტრომაგნიტური ტალღების შემთხვევაში სიტუაცია განსხვავებულია. ორივე მაგნიტური და ელექტრული ველის ენერგია აღწევს მაქსიმალური მნიშვნელობებიერთდროულად.

როგორ წარმოიქმნება ელექტრომაგნიტური ტალღა?

ელექტრომაგნიტური ტალღის მატერია არის ელექტრული ველი (ეთერი). მოძრავი ველი სტრუქტურირებულია და შედგება მისი მოძრაობის ენერგიისა და ელექტრული ენერგიათავად ველი. ამრიგად, ტალღის პოტენციური ენერგია დაკავშირებულია კინეტიკურ ენერგიასთან და ფაზაშია. ელექტრომაგნიტური ტალღის ბუნება არის პერიოდული ელექტრული ველი, რომელიც მოძრაობს სივრცეში და მოძრაობს სინათლის სიჩქარით.

მიკერძოებული დინებები

არსებობს კიდევ ერთი გზა იმის ასახსნელად, თუ რა არის ელექტრომაგნიტური ტალღები. ვარაუდობენ, რომ გადაადგილების დენები წარმოიქმნება ეთერში, როდესაც მოძრაობს არაჰომოგენური ელექტრული ველები. ისინი წარმოიქმნება, ბუნებრივია, მხოლოდ სტაციონარული გარე დამკვირვებლისთვის. იმ მომენტში, როდესაც ისეთი პარამეტრი, როგორიცაა ელექტრული ველის სიძლიერე აღწევს მაქსიმუმს, სივრცის მოცემულ წერტილში გადაადგილების დენი შეჩერდება. შესაბამისად, მინიმალური დაძაბულობით, საპირისპირო სურათი მიიღება. ეს მიდგომა განმარტავს ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ტალღურ ბუნებას, ვინაიდან ელექტრული ველის ენერგია გადაადგილების დენების მიმართ პერიოდის მეოთხედით არის გადაადგილებული. მაშინ შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ელექტრული დარღვევა, უფრო სწორად, დარღვევის ენერგია გარდაიქმნება გადაადგილების დენის ენერგიად და პირიქით და ვრცელდება ტალღისებურად დიელექტრიკულ გარემოში.

ტალღური პროცესების მრავალი ნიმუში ბუნებით უნივერსალურია და თანაბრად მოქმედებს სხვადასხვა ხასიათის ტალღებზე: მექანიკური ტალღები ელასტიურ გარემოში, ტალღები წყლის ზედაპირზე, დაჭიმულ ძაფში და ა.შ. ელექტრომაგნიტური ტალღები, რომლებიც გამრავლების პროცესია. გამონაკლისი არც ელექტრომაგნიტური ველის რხევებია. მაგრამ სხვა ტიპის ტალღებისგან განსხვავებით, რომელთა გავრცელება ხდება ზოგიერთ მატერიალურ გარემოში, ელექტრომაგნიტური ტალღები შეიძლება გავრცელდეს სიცარიელეში: ელექტრული და მაგნიტური ველების გავრცელებისთვის არ არის საჭირო მატერიალური საშუალება. თუმცა, ელექტრომაგნიტური ტალღები შეიძლება არსებობდეს არა მხოლოდ ვაკუუმში, არამედ მატერიაშიც.

ელექტრომაგნიტური ტალღების პროგნოზირება.ელექტრომაგნიტური ტალღების არსებობა თეორიულად იწინასწარმეტყველა მაქსველმა მისი შემოთავაზებული განტოლებების სისტემის ანალიზის შედეგად, რომელიც აღწერს ელექტრომაგნიტურ ველს. მაქსველმა აჩვენა, რომ ელექტრომაგნიტური ველი ვაკუუმში შეიძლება არსებობდეს წყაროების არარსებობის შემთხვევაში - მუხტები და დენები. ველს წყაროების გარეშე აქვს ტალღების ფორმა, რომელიც ვრცელდება სმ/წმ სიჩქარით, რომელშიც ელექტრული და მაგნიტური ველების ვექტორები დროის თითოეულ მომენტში სივრცის თითოეულ წერტილში პერპენდიკულარულია ერთმანეთის მიმართ და პერპენდიკულარულია მიმართულების მიმართ. ტალღების გავრცელება.

ელექტრომაგნიტური ტალღები ჰერცმა ექსპერიმენტულად აღმოაჩინა და შეისწავლა მაქსველის გარდაცვალებიდან მხოლოდ 10 წლის შემდეგ.

გახსენით ვიბრატორი.იმის გასაგებად, თუ როგორ შეიძლება ელექტრომაგნიტური ტალღების მიღება ექსპერიმენტულად, განიხილეთ „ღია“ რხევითი წრე, რომელშიც კონდენსატორის ფირფიტები შორდება (ნახ. 176) და, შესაბამისად, ელექტრული ველი იკავებს სივრცის დიდ ფართობს. ფირფიტებს შორის მანძილის მატებასთან ერთად, კონდენსატორის ტევადობა C მცირდება და ტომსონის ფორმულის შესაბამისად, იზრდება ბუნებრივი რხევების სიხშირე. თუ ინდუქტორსაც შეცვლით მავთულის ნაჭერით, ინდუქციურობა შემცირდება და ბუნებრივი რხევების სიხშირე კიდევ უფრო გაიზრდება. ამ შემთხვევაში, არა მხოლოდ ელექტრული, არამედ მაგნიტური ველიც, რომელიც ადრე იყო კოჭის შიგნით, ახლა დაიკავებს ამ მავთულის ფარავს სივრცის დიდ ადგილს.

წრეში რხევების სიხშირის ზრდა, ისევე როგორც მისი ხაზოვანი ზომების ზრდა, იწვევს იმ ფაქტს, რომ ბუნებრივი პერიოდი

რხევები ხდება შედარებადი ელექტრომაგნიტური ველის გავრცელების დროს მთელ წრეში. ეს ნიშნავს, რომ ბუნებრივი ელექტრომაგნიტური რხევების პროცესები ასეთ ღია წრეში აღარ შეიძლება ჩაითვალოს კვაზი-სტაციონარული.

ბრინჯი. 176. რხევადი წრედიდან ღია ვიბრატორზე გადასვლა

დენის სიძლიერე სხვადასხვა ადგილას ერთსა და იმავე დროს განსხვავებულია: წრედის ბოლოებზე ის ყოველთვის ნულია, ხოლო შუაში (სადაც ადრე ხვეული იყო) მაქსიმალური ამპლიტუდით ირხევა.

შეზღუდვის შემთხვევაში, როდესაც რხევითი წრე უბრალოდ გადაიქცა სწორი მავთულის ნაწილად, დენის განაწილება წრედის გასწვრივ დროის გარკვეულ მომენტში ნაჩვენებია ნახ. 177ა. იმ მომენტში, როდესაც ასეთ ვიბრატორში დენის სიძლიერე მაქსიმალურია, მის გარშემო არსებული მაგნიტური ველიც აღწევს მაქსიმუმს და ვიბრატორთან ელექტრული ველი არ არის. პერიოდის მეოთხედის შემდეგ, მიმდინარე სიძლიერე ნულამდე მიდის და მასთან ერთად ვიბრატორის მახლობლად მაგნიტური ველი; ელექტრული მუხტები კონცენტრირებულია ვიბრატორის ბოლოებზე და მათი განაწილება აქვს ნახ. 1776. ვიბრატორთან ელექტრული ველი ამ მომენტში მაქსიმალურია.

ბრინჯი. 177. დენის განაწილება ღია ვიბრატორის გასწვრივ იმ მომენტში, როდესაც ის არის მაქსიმალური (a), და მუხტების განაწილება (b) პერიოდის მეოთხედის შემდეგ.

მუხტისა და დენის ეს რხევები, ანუ ელექტრომაგნიტური რხევები ღია ვიბრატორში, საკმაოდ მსგავსია. მექანიკური ვიბრაციები, რაც შეიძლება მოხდეს ოსცილატორის ზამბარაში, თუ მასზე მიმაგრებული მასიური სხეული მოიხსნება. ამ შემთხვევაში მასის გათვალისწინება მოგიწევთ ცალკეული ნაწილებიზამბარები და განიხილება, როგორც განაწილებული სისტემა, რომელშიც თითოეულ ელემენტს აქვს როგორც ელასტიური, ასევე ინერტული თვისებები. ღია ელექტრომაგნიტური ვიბრატორის შემთხვევაში, მის თითოეულ ელემენტს ასევე ერთდროულად აქვს ინდუქციურობა და ტევადობა.

ვიბრატორის ელექტრული და მაგნიტური ველი.ღია ვიბრატორში რხევების არასტაციონარული ბუნება მივყავართ იმ ფაქტს, რომ მისი ცალკეული სექციების მიერ შექმნილი ველები ვიბრატორისგან გარკვეულ მანძილზე აღარ ანაზღაურებენ ერთმანეთს, როგორც ეს ხდება "დახურული" რხევის წრეში. ერთიან პარამეტრებს, სადაც რხევები კვაზი-სტაციონარულია, ელექტრული ველი მთლიანად კონცენტრირებულია კონდენსატორის შიგნით, ხოლო მაგნიტური - კოჭის შიგნით. ელექტრული და მაგნიტური ველების ამ სივრცითი განცალკევების გამო, ისინი პირდაპირ არ არიან დაკავშირებული ერთმანეთთან: მათი ურთიერთგარდაქმნა განპირობებულია მხოლოდ დენით - მუხტის გადაცემით წრედის გასწვრივ.

ღია ვიბრატორში, სადაც ელექტრული და მაგნიტური ველები ერთმანეთს ემთხვევა სივრცეში, მათი ურთიერთგავლენა: ცვალებადი მაგნიტური ველი წარმოქმნის მორევის ელექტრულ ველს, ხოლო ცვალებადი ელექტრული ველი წარმოქმნის მაგნიტურ ველს. შედეგად, ვიბრატორისგან დიდ მანძილზე თავისუფალ სივრცეში გავრცელებული ასეთი „თვითშენარჩუნებული“ ველების არსებობა შესაძლებელი ხდება. ეს არის ვიბრატორის მიერ გამოსხივებული ელექტრომაგნიტური ტალღები.

ჰერცის ექსპერიმენტები.ვიბრატორი, რომლის დახმარებითაც გ.ჰერცმა პირველად ექსპერიმენტულად მიიღო ელექტრომაგნიტური ტალღები 1888 წელს, იყო სწორი გამტარი მცირე ჰაერის შუაში (სურ. 178a). ამ უფსკრულის წყალობით შესაძლებელი გახდა ვიბრატორის ორი ნახევრის მნიშვნელოვანი მუხტების გადაცემა. როდესაც პოტენციურმა სხვაობამ მიაღწია გარკვეულ ზღვრულ მნიშვნელობას, მოხდა ავარია ჰაერის უფსკრულიში (ნაპერწკალი გადახტა) და ელექტრული მუხტები იონიზებული ჰაერით შეიძლება მიედინებოდეს ვიბრატორის ერთი ნახევრიდან მეორეზე. ღია წრეში წარმოიქმნა ელექტრომაგნიტური რხევები. იმის უზრუნველსაყოფად, რომ სწრაფი ალტერნატიული დენები არსებობდეს მხოლოდ ვიბრატორში და არ იყოს მოკლე ჩართვა დენის წყაროს მეშვეობით, ჩოხები უკავშირდება ვიბრატორსა და წყაროს (იხ. სურ. 178a).

ბრინჯი. 178. ჰერცის ვიბრატორი

ვიბრატორში მაღალი სიხშირის ვიბრაციები არსებობს მანამ, სანამ ნაპერწკალი ხურავს უფსკრული მის ნახევრებს შორის. ვიბრატორში ასეთი რხევების ჩახშობა ძირითადად ხდება არა ჯოულის დაკარგვის გამო წინააღმდეგობაში (როგორც დახურულ რხევის წრეში), არამედ ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოსხივების გამო.

ელექტრომაგნიტური ტალღების აღმოსაჩენად ჰერცმა გამოიყენა მეორე (მიმღები) ვიბრატორი (სურ. 1786). ემიტერიდან გამომავალი ტალღის ალტერნატიული ელექტრული ველის ზემოქმედებით მიმღებ ვიბრატორში ელექტრონები ასრულებენ იძულებით რხევებს, ანუ ვიბრატორში აღგზნებულია სწრაფად ცვლადი დენი. თუ მიმღები ვიბრატორის ზომები იგივეა, რაც ასხივებენ, მაშინ მათში ბუნებრივი ელექტრომაგნიტური რხევების სიხშირეები ემთხვევა და მიმღებ ვიბრატორში იძულებითი რხევები შესამჩნევ მნიშვნელობას აღწევს რეზონანსის გამო. ჰერცმა აღმოაჩინა ეს რხევები მიმღები ვიბრატორის შუა მიკროსკოპულ უფსკრულის ნაპერწკლის ცურვით ან ვიბრატორის ნახევრებს შორის დაკავშირებული მინიატურული გაზის გამომშვები მილის G ნათებით.

ჰერცმა არა მხოლოდ ექსპერიმენტულად დაამტკიცა ელექტრომაგნიტური ტალღების არსებობა, არამედ პირველად დაიწყო მათი თვისებების შესწავლა - შთანთქმა და გარდატეხა სხვადასხვა გარემოში, ლითონის ზედაპირიდან ასახვა და ა.შ. ექსპერიმენტულად შესაძლებელი გახდა ელექტრომაგნიტური ტალღების სიჩქარის გაზომვაც. რომელიც აღმოჩნდა თანაბარი სიჩქარესვეტა.

ელექტრომაგნიტური ტალღების სიჩქარის დამთხვევა სინათლის სიჩქარესთან, რომელიც გაზომილია მათ აღმოჩენამდე დიდი ხნით ადრე, იყო საწყისი წერტილი სინათლის ელექტრომაგნიტური ტალღების იდენტიფიკაციისა და შექმნისთვის. ელექტრომაგნიტური თეორიასვეტა.

ელექტრომაგნიტური ტალღა არსებობს ველის წყაროების გარეშე იმ გაგებით, რომ მისი ემისიის შემდეგ ტალღის ელექტრომაგნიტური ველი არ არის დაკავშირებული წყაროსთან. ამით განსხვავდება ელექტრომაგნიტური ტალღა სტატიკური ელექტრული და მაგნიტური ველებისგან, რომლებიც წყაროს გარდა არ არსებობს.

ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოსხივების მექანიზმი.ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოსხივება ხდება ელექტრული მუხტების დაჩქარებული მოძრაობით. გაიგეთ როგორ წარმოიქმნება ტალღის განივი ელექტრული ველი რადიალური კულონის ველიდან წერტილის დატენვა, შეიძლება გაკეთდეს J. Thomson-ის მიერ შემოთავაზებული შემდეგი მარტივი მსჯელობის გამოყენებით.

ბრინჯი. 179. სტაციონარული წერტილოვანი მუხტის ველი

განვიხილოთ წერტილის მუხტით შექმნილი ელექტრული ველი, თუ მუხტი მოსვენებულ მდგომარეობაშია, მაშინ მისი ელექტროსტატიკური ველი გამოსახულია მუხტიდან გამომავალი ძალის რადიალური ხაზებით (სურ. 179). ნება მომენტში მუხტი ზოგიერთის გავლენის ქვეშ გარე ძალაიწყებს მოძრაობას a აჩქარებით და გარკვეული დროის შემდეგ ამ ძალის მოქმედება წყდება, ასე რომ მუხტი ერთნაირად მოძრაობს სიჩქარით მუხტის მოძრაობის სიჩქარის გრაფიკი ნაჩვენებია ნახ. 180.

წარმოვიდგინოთ ამ მუხტის შედეგად შექმნილი ელექტრული ველის ხაზების სურათი, ვინაიდან ელექტრული ველი ვრცელდება სინათლის c სიჩქარით.

მაშინ მუხტის მოძრაობით გამოწვეული ელექტრული ველის ცვლილებამ ვერ მიაღწია რადიუსის სფეროს გარეთ მდებარე წერტილებს: ამ სფეროს გარეთ ველი იგივეა, რაც სტაციონარული მუხტის დროს (სურ. 181). ამ ველის სიძლიერე (გაუსის ერთეულთა სისტემაში) უდრის

ელექტრული ველის მთელი ცვლილება, რომელიც გამოწვეულია დროთა განმავლობაში მუხტის აჩქარებული მოძრაობით, დროის მომენტში, მდებარეობს სისქის თხელი სფერული ფენის შიგნით, რომლის გარე რადიუსი ტოლია და შიდა რადიუსი - ეს ნაჩვენებია ნახ. 181. რადიუსის სფეროს შიგნით ელექტრული ველი არის ერთნაირად მოძრავი მუხტის ველი.

ბრინჯი. 180. დატენვის სიჩქარის გრაფიკი

ბრინჯი. 181. მუხტის ელექტრული ველის სიძლიერის ხაზები, რომლებიც მოძრავი გრაფიკის მიხედვით ნახ. 180

ბრინჯი. 182. აჩქარებული მოძრავი მუხტის რადიაციული ველის სიძლიერის ფორმულის გამოყვანა

თუ დატენვის სიჩქარე მაღალია ნაკლები სიჩქარესინათლე c, მაშინ ეს ველი დროის მომენტში ემთხვევა სტაციონარული წერტილის მუხტის ველს, რომელიც მდებარეობს დასაწყისიდან მანძილზე (სურ. 181): ნელა მოძრავი გ-ის ველი. მუდმივი სიჩქარემუხტი მასთან ერთად მოძრაობს და მუხტის მიერ გავლილი მანძილი დროთა განმავლობაში, როგორც ჩანს ნახ. 180, შეიძლება ჩაითვალოს ტოლი, თუ g»t.

სფერული ფენის შიგნით ელექტრული ველის ნიმუშის პოვნა ადვილია, ველის ხაზების უწყვეტობის გათვალისწინებით. ამისათვის თქვენ უნდა დააკავშიროთ ძალის შესაბამისი რადიალური ხაზები (სურ. 181). მუხტის აჩქარებული მოძრაობით გამოწვეული, ძალის ხაზებში ჩახვევა მუხტიდან c სიჩქარით „გარბის“. შორის ელექტროგადამცემი ხაზების შესვენება

სფეროები, ეს არის ჩვენთვის საინტერესო რადიაციული ველი, რომელიც ვრცელდება c სიჩქარით.

გამოსხივების ველის საპოვნელად განვიხილოთ ინტენსივობის ერთ-ერთი ხაზი, რომელიც ქმნის გარკვეულ კუთხეს მუხტის მოძრაობის მიმართულებით (სურ. 182). მოდით დავშალოთ ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორი E შესვენებისას ორ კომპონენტად: რადიალური და განივი.

განივი კომპონენტი არის ელექტრული ველის სიძლიერე ტალღაში, რომელსაც ასხივებს მუხტი აჩქარებული მოძრაობის დროს. ვინაიდან ეს ტალღა მოძრაობს რადიუსის გასწვრივ, ვექტორი პერპენდიკულარულია ტალღის გავრცელების მიმართულებაზე. ნახ. 182 ცხადია, რომ

აქ ჩანაცვლება (2-დან), ჩვენ ვპოულობთ

იმის გათვალისწინებით, რომ თანაფარდობა არის აჩქარება, რომლითაც მუხტი მოძრაობდა დროის ინტერვალის განმავლობაში 0-დან, ჩვენ ამ გამოთქმას ვწერთ ფორმაში.

უპირველეს ყოვლისა, მოდით ყურადღება მივაქციოთ იმ ფაქტს, რომ ტალღის ელექტრული ველის სიძლიერე მცირდება ცენტრიდან დაშორების უკუპროპორციულად, ელექტროსტატიკური ველის სიძლიერისგან განსხვავებით, რომელიც პროპორციულია მანძილის დამოკიდებულების, როგორც მოსალოდნელია. თუ გავითვალისწინებთ ენერგიის შენარჩუნების კანონს. ვინაიდან ვაკუუმში ტალღის გავრცელებისას ენერგიის შთანთქმა არ ხდება, ნებისმიერი რადიუსის სფეროზე გამავალი ენერგიის რაოდენობა იგივეა. ვინაიდან სფეროს ზედაპირის ფართობი მისი რადიუსის კვადრატის პროპორციულია, ენერგიის ნაკადი მისი ზედაპირის ერთეულში უნდა იყოს უკუპროპორციული რადიუსის კვადრატთან. იმის გათვალისწინებით, რომ ტალღის ელექტრული ველის ენერგიის სიმკვრივე ტოლია, მივდივართ დასკვნამდე, რომ

შემდეგი, ჩვენ აღვნიშნავთ, რომ ტალღის ველის სიძლიერე ფორმულაში (4) დროის მომენტში დამოკიდებულია მუხტის აჩქარებაზე და დროის მომენტში, ამ მომენტში გამოსხივებული ტალღა აღწევს წერტილს, რომელიც მდებარეობს მანძილის შემდეგ. დრო ტოლია

რხევადი მუხტის გამოსხივება.ახლა დავუშვათ, რომ მუხტი ყოველთვის მოძრაობს სწორი ხაზის გასწვრივ ზოგიერთთან ცვლადი აჩქარებაკოორდინატების საწყისთან ახლოს, მაგალითად, ის ასრულებს ჰარმონიულ რხევებს. შემდეგ ის განუწყვეტლივ გამოსცემს ელექტრომაგნიტურ ტალღებს. ტალღის ელექტრული ველის სიძლიერე წერტილში, რომელიც მდებარეობს კოორდინატების საწყისიდან დაშორებით, კვლავ განისაზღვრება ფორმულით (4), ხოლო ველი დროის მომენტში დამოკიდებულია მუხტის აჩქარებაზე ადრეულ მომენტში.

იყოს მუხტის მოძრაობა ჰარმონიული რხევასაწყისთან ახლოს გარკვეული ამპლიტუდით A და სიხშირით с:

ასეთი მოძრაობის დროს მუხტის აჩქარება მოცემულია გამოხატულებით

მუხტის აჩქარების (5) ფორმულით ჩანაცვლებით მივიღებთ

ელექტრული ველის ცვლილება ნებისმიერ წერტილში ასეთი ტალღის გავლისას წარმოადგენს ჰარმონიულ რხევას სიხშირით, ანუ რხევადი მუხტი გამოყოფს მონოქრომატულ ტალღას. რა თქმა უნდა, ფორმულა (8) მოქმედებს A რხევების მუხტის ამპლიტუდასთან შედარებით დიდ დისტანციებზე.

ელექტრომაგნიტური ტალღის ენერგია.მუხტის მიერ გამოსხივებული მონოქრომატული ტალღის ელექტრული ველის ენერგიის სიმკვრივე შეგიძლიათ იხილოთ ფორმულის გამოყენებით (8):

ენერგიის სიმკვრივე პროპორციულია მუხტის რხევების ამპლიტუდის კვადრატისა და სიხშირის მეოთხე სიმძლავრისა.

ნებისმიერი რყევა დაკავშირებულია ენერგიის პერიოდულ გადასვლასთან ერთი ტიპიდან მეორეზე და უკან. მაგალითად, მექანიკური ოსცილატორის რხევებს თან ახლავს კინეტიკური ენერგიის და ელასტიური დეფორმაციის პოტენციური ენერგიის ურთიერთგარდაქმნები. წრეში ელექტრომაგნიტური რხევების შესწავლისას ვნახეთ, რომ მექანიკური ოსცილატორის პოტენციური ენერგიის ანალოგი არის ელექტრული ველის ენერგია კონდენსატორში, ხოლო კინეტიკური ენერგიის ანალოგი არის კოჭის მაგნიტური ველის ენერგია. ეს ანალოგია მოქმედებს არა მხოლოდ ლოკალიზებული რხევებისთვის, არამედ ტალღური პროცესებისთვისაც.

მონოქრომატულ ტალღაში, რომელიც მოძრაობს ელასტიურ გარემოში, კინეტიკური და პოტენციური ენერგიათითოეულ წერტილში ისინი ასრულებენ ჰარმონიულ რხევას ორმაგი სიხშირით და ისე, რომ მათი მნიშვნელობები ნებისმიერ დროს ემთხვევა. იგივე ეხება მოძრავ მონოქრომატულ ელექტრომაგნიტურ ტალღას: ელექტრული და მაგნიტური ველების ენერგეტიკული სიმკვრივეები, რომლებიც ასრულებენ ჰარმონიულ რხევას ერთმანეთის ტოლი სიხშირით, თითოეულ წერტილში ნებისმიერ დროს.

მაგნიტური ველის ენერგიის სიმკვრივე გამოიხატება B ინდუქციის მიხედვით შემდეგნაირად:

ელექტრული და მაგნიტური ველის ენერგიის სიმკვრივის გათანაბრება მოგზაურ ელექტრომაგნიტურ ტალღაში, ჩვენ დარწმუნებულები ვართ, რომ მაგნიტური ველის ინდუქცია ასეთ ტალღაში დამოკიდებულია კოორდინატებზე და დროზე ისევე, როგორც ელექტრული ველის სიძლიერე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მიმავალი ტალღის დროს, მაგნიტური ველის ინდუქცია და ელექტრული ველის სიძლიერე უდრის ერთმანეთს ნებისმიერ დროს, ნებისმიერ დროს (გაუსის ერთეულების სისტემაში):

ელექტრომაგნიტური ტალღის ენერგიის ნაკადი.ელექტრომაგნიტური ველის მთლიანი ენერგიის სიმკვრივე მოგზაურ ტალღაში გაორმაგებულია მეტი სიმკვრივეელექტრული ველის ენერგია (9). ტალღის მიერ გადატანილი ენერგიის ნაკადის სიმკვრივე y ტოლია ენერგიის სიმკვრივისა და ტალღის გავრცელების სიჩქარის ნამრავლის. ფორმულის (9) გამოყენებით, თქვენ ხედავთ, რომ ენერგიის ნაკადი ნებისმიერ ზედაპირზე რხევა სიხშირით, ენერგიის ნაკადის სიმკვრივის საშუალო მნიშვნელობის საპოვნელად საჭიროა დროთა განმავლობაში საშუალო გამოხატულება (9). ვინაიდან საშუალო მნიშვნელობა არის 1/2, მაშინ ჩვენ ვიღებთ

ბრინჯი. 183. რხევადი მუხტის მიერ გამოსხივებული ენერგიის კუთხური განაწილება

ენერგიის ნაკადის სიმკვრივე ტალღაში დამოკიდებულია მიმართულებაზე: იმ მიმართულებით, რომელშიც მუხტი ირხევა, ენერგია საერთოდ არ გამოიყოფა. ყველაზე დიდი რაოდენობაენერგია ემიტირებულია ამ მიმართულებით პერპენდიკულარულ სიბრტყეში. 183. მუხტი ღერძის გასწვრივ ირხევა კოორდინატების საწყისიდან გამოყვანილია სეგმენტები, რომელთა სიგრძე პროპორციულია მოცემულში გამოსხივებული გამოსხივებისა.

ენერგიის მიმართულება, ანუ დიაგრამაზე ნაჩვენებია ამ სეგმენტების ბოლოების დამაკავშირებელი ხაზი.

ენერგიის განაწილება სივრცეში მიმართულებების გასწვრივ ხასიათდება ზედაპირით, რომელიც მიიღება დიაგრამის ღერძის გარშემო ბრუნვით.

ელექტრომაგნიტური ტალღების პოლარიზაცია.ვიბრატორის მიერ ჰარმონიული ვიბრაციის დროს წარმოქმნილ ტალღას მონოქრომატული ეწოდება. მონოქრომატულ ტალღას ახასიათებს გარკვეული სიხშირე с და ტალღის სიგრძე X. ტალღის სიგრძე და სიხშირე დაკავშირებულია ტალღის გავრცელების სიჩქარით:

ვაკუუმში ელექტრომაგნიტური ტალღა განივია: ტალღის ელექტრომაგნიტური ველის სიძლიერის ვექტორი, როგორც ზემოთ მოყვანილი არგუმენტებიდან ჩანს, პერპენდიკულარულია ტალღის გავრცელების მიმართულებაზე. მოდით გავიაროთ P დაკვირვების წერტილი ნახ. 184 სფერო, ცენტრით კოორდინატების სათავეში, რომლის ირგვლივ ირხევა გამოსხივების მუხტი მისი ღერძის გასწვრივ. გავავლოთ მასზე პარალელები და მერიდიანები. მაშინ ტალღის ველის ვექტორი E მიმართული იქნება მერიდიანზე ტანგენციალურად, ხოლო ვექტორი B პერპენდიკულარულია E ვექტორზე და მიმართულია ტანგენციალურად პარალელურზე.

ამის გადასამოწმებლად, მოდით უფრო დეტალურად განვიხილოთ კავშირი ელექტრულ და მაგნიტურ ველებს შორის მოძრავ ტალღაში. ეს ველები, ტალღის გამოსხივების შემდეგ, აღარ ასოცირდება წყაროსთან. როდესაც ტალღის ელექტრული ველი იცვლება, წარმოიქმნება მაგნიტური ველი, რომლის ძალის ხაზები, როგორც ვნახეთ გადაადგილების დენის შესწავლისას, პერპენდიკულარულია. ელექტრო სადენებიელექტრული ველი. ეს ალტერნატიული მაგნიტური ველი, იცვლება, თავის მხრივ იწვევს მორევის ელექტრული ველის გამოჩენას, რომელიც პერპენდიკულარულია მის წარმოქმნილ მაგნიტურ ველზე. ამრიგად, ტალღის გავრცელებისას, ელექტრული და მაგნიტური ველები ერთმანეთს უჭერენ მხარს და ყოველთვის პერპენდიკულურად რჩებიან. ვინაიდან მოგზაურობის ტალღაში ელექტრული და მაგნიტური ველების ცვლილება ხდება ერთმანეთთან ფაზაში, ტალღის მყისიერი „პორტრეტი“ (ვექტორები E და B სხვადასხვა წერტილებიხაზებს გამრავლების მიმართულებით) აქვს ნახ. 185. ასეთ ტალღას წრფივი პოლარიზებული ეწოდება. მუხტი, რომელიც ასრულებს ჰარმონიულ რხევას, ასხივებს ხაზოვან პოლარიზებულ ტალღებს ყველა მიმართულებით. წრფივი პოლარიზებულ ტალღაში, რომელიც მოძრაობს ნებისმიერი მიმართულებით, ვექტორი E ყოველთვის ერთ სიბრტყეშია.

ვინაიდან ხაზოვანი ელექტრომაგნიტური ვიბრატორის მუხტები ზუსტად ამ რხევით მოძრაობას განიცდიან, ვიბრატორის მიერ გამოსხივებული ელექტრომაგნიტური ტალღა ხაზოვანი პოლარიზებულია. ამის ექსპერიმენტულად გადამოწმება ადვილია მიმღები ვიბრატორის ორიენტაციის შეცვლით გამოსხივებულთან შედარებით.

ბრინჯი. 185. ელექტრული და მაგნიტური ველები მოძრავ წრფივად პოლარიზებულ ტალღაში

სიგნალი ყველაზე დიდია მაშინ, როდესაც მიმღები ვიბრატორი ემიტირებულის პარალელურია (იხ. სურ. 178). თუ მიმღები ვიბრატორი მოტრიალებულია პერპენდიკულარულად, სიგნალი ქრება. მიმღებ ვიბრატორში ელექტრული ვიბრაციები შეიძლება გამოჩნდეს მხოლოდ ვიბრატორის გასწვრივ მიმართული ტალღის ელექტრული ველის კომპონენტის გამო. მაშასადამე, ასეთი ექსპერიმენტი მიუთითებს იმაზე, რომ ტალღაში ელექტრული ველი რადიაციული ვიბრატორის პარალელურია.

ასევე შესაძლებელია განივი ელექტრომაგნიტური ტალღების პოლარიზაციის სხვა ტიპები. თუ, მაგალითად, ვექტორი E ტალღის გავლის გარკვეულ მომენტში თანაბრად ბრუნავს გავრცელების მიმართულებით და რჩება უცვლელი სიდიდით, მაშინ ტალღას ეწოდება წრიულად პოლარიზებული ან პოლარიზებული წრეში. ასეთი ელექტრომაგნიტური ტალღის ელექტრული ველის მყისიერი „პორტრეტი“ ნაჩვენებია ნახ. 186.

ბრინჯი. 186. ელექტრული ველი მოძრავი წრიულ პოლარიზებულ ტალღაში

წრიულად პოლარიზებული ტალღა შეიძლება მიღებულ იქნეს ერთიდაიგივე სიხშირის და ამპლიტუდის ორი წრფივი პოლარიზებული ტალღის დამატებით, რომლებიც ვრცელდება იმავე მიმართულებით, რომლებშიც ელექტრული ველის ვექტორები ერთმანეთის პერპენდიკულურია. თითოეულ ტალღაში ელექტრული ველის ვექტორი თითოეულ წერტილში განიცდის ჰარმონიულ რხევას. იმისათვის, რომ ასეთი ორმხრივი პერპენდიკულარული რხევების დამატებამ გამოიწვიოს ვექტორის ბრუნვა, საჭიროა ფაზური ცვლა, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ხაზოვანი პოლარიზებული ტალღების დამატება უნდა გადაინაცვლოს ტალღის სიგრძის მეოთხედით.

ტალღის იმპულსი და მსუბუქი წნევა.ენერგიასთან ერთად იმპულსი აქვს ელექტრომაგნიტურ ტალღასაც. თუ ტალღა შეიწოვება, მაშინ მისი იმპულსი გადადის ობიექტზე, რომელიც შთანთქავს მას. აქედან გამომდინარეობს, რომ როდესაც შეიწოვება, ელექტრომაგნიტური ტალღა ახდენს ზეწოლას ბარიერზე. ტალღის წნევის წარმოშობა და ამ წნევის სიდიდე შეიძლება აიხსნას შემდეგნაირად.

მიმართულია ერთ სწორ ხაზზე. მაშინ მუხტის მიერ შთანთქმული P სიმძლავრე უდრის

ჩვენ ვივარაუდებთ, რომ ინციდენტის ტალღის მთელი ენერგია შთანთქავს ბარიერს. ვინაიდან ტალღას მოაქვს ენერგია დაბრკოლების ზედაპირის ერთეულზე ერთეულ დროში, ტალღის მიერ განხორციელებული წნევა ტოლია ტალღის ენერგიის სიმკვრივისა დროის ერთეული იმპულსი უდრის, ფორმულის მიხედვით (15), შთანთქმული ენერგიის გაყოფა სინათლის სიჩქარეზე c . ეს ნიშნავს, რომ შთანთქმის ელექტრომაგნიტურ ტალღას ჰქონდა იმპულსი, რომელიც უდრის ენერგიის გაყოფას სინათლის სიჩქარეზე.

პირველად, ელექტრომაგნიტური ტალღების წნევა ექსპერიმენტულად აღმოაჩინა პ.ნ. ლებედევმა 1900 წელს უკიდურესად დახვეწილი ექსპერიმენტებით.

რით განსხვავდება კვაზი სტაციონარული ელექტრომაგნიტური რხევები დახურულ რხევის წრეში ღია ვიბრატორში მაღალი სიხშირის რხევებისგან? მიეცით მექანიკური ანალოგი.

ახსენით, რატომ არ გამოიყოფა ელექტრომაგნიტური ტალღები დახურულ წრეში ელექტრომაგნიტური კვაზი-სტაციონარული რხევების დროს. რატომ ჩნდება რადიაცია როდის ელექტრომაგნიტური ვიბრაციებიღია ვიბრატორში?

აღწერეთ და ახსენით ჰერცის ექსპერიმენტები ამაღელვებელ და ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოვლენის შესახებ. რა როლს ასრულებს ნაპერწკლის უფსკრული ვიბრატორების გადამცემ და მიმღებში?

ახსენით, როგორ გარდაიქმნება ელექტრული მუხტის აჩქარებული მოძრაობით გრძივი ელექტროსტატიკური ველი მის მიერ გამოსხივებული ელექტრომაგნიტური ტალღის განივი ელექტრულ ველად.

ენერგეტიკული მოსაზრებებიდან გამომდინარე, აჩვენეთ, რომ ვიბრატორის მიერ გამოსხივებული სფერული ტალღის ელექტრული ველის სიძლიერე მცირდება 1 1r-ით (ელექტროსტატიკური ველისგან განსხვავებით).

რა არის მონოქრომატული ელექტრომაგნიტური ტალღა? რა არის ტალღის სიგრძე? როგორ უკავშირდება ის სიხშირეს? რა თვისება აქვს განივი ელექტრომაგნიტურ ტალღებს?

რა ჰქვია ელექტრომაგნიტური ტალღის პოლარიზაციას? რა სახის პოლარიზაცია იცით?

რა არგუმენტების მოყვანა შეგიძლიათ ელექტრომაგნიტური ტალღის იმპულსის დასაბუთებლად?

ახსენით ლორენცის ძალის როლი დაბრკოლებაზე ელექტრომაგნიტური ტალღის წნევის ძალის წარმოქმნაში.