Экспериментальное обнаружение электромагнитных волн.

Герц предложил способ возбуждения высокочастотных колебаний и их регистрации, а также устройства для их реализации.

Высокочастотные колебания в своих первых экспериментах Герц возбуждал в LC контуре с сосредоточенными параметрами (вибратор), период колебаний в котором уже в то время можно было определить по формуле Томсона . Вибратор Герца, как впрочем, и всякий реальный излучатель, имеет диаграмму направленности, в которой направление максимальной мощности излучения показано на рис.24.1.

Рис.24.1

Приемник – контур с разрядником, имел резонансную частоту, совпадающую с резонансной частотой вибратора, и, следовательно, с частотой электромагнитной волны. Регистрация волны была визуальной – по появлению разряда. Интенсивность волны была пропорциональна длине разрядного промежутка, в котором при данных условиях появлялся разряд.

Для тех геометрических параметров вибратора, который использовался в эксперименте, период резонансных колебаний равнялся приблизительно с. Сами колебания возбуждались после подачи высоковольтного импульса. Подводящие провода имели индуктивность большую индуктивности контура. Поэтому после проскакивания разряда, появлялся ток в контуре и возникали высокочастотные колебания в нем.

Мощность электромагнитного поля, которое создавало разряд в приемнике, была в эксперименте существенно выше, чем та, которая могла в нем появиться за счет обычной электромагнитной индукции. Это и явилось экспериментальным подтверждением существования электромагнитных волн.

44. Волновые уравнения для электромагнитного поля. Поперечность и полярность электромагнитных волн.

Волновое уравнение для электромагнитного поля:

Фазовая скорость:

Электромагнитные волныпредставляют собой распространение электромагнитных полей в пространстве и времени.

Рассмотрим основные свойства электромагнитных волн.

· Электромагнитные волны излучаются колеблющимися зарядами. Наличие ускорения - главное условие излучения электромагнитных волн..

· Такие волны могут распространяться не только в газах, жидкостях и твердых средах, но и в вакууме.

· Электромагнитная волна является поперечной.

· Скорость электромагнитных волн в вакууме с=300000 км/с.

· При переходе из одной среды в другую частота волны не изменяется.

· Электромагнитные волны могут поглощаться веществом. Это обусловлено резонансным поглощением энергии заряженными частицами вещества. Если собственная частота колебаний частиц диэлектрика сильно отличается от частоты электромагнитной волны, поглощение происходит слабо, и среда становится прозрачной для электромагнитной волны.

Поперечность электромагнитной волны является одним из самых важных ее свойств. Однако при определенных условиях эксперимента может возникать сложная картина, при истолковании которой легко ошибиться. Речь идет о распространении волны при наличии каких-либо ограничивающих экранов, отражающих зеркал и других аналогичных устройств. При строгом решении таких задач необходим аккуратный учет граничных условий в уравнениях Максвелла, но некоторые результаты можно получить и качественно.

В силу поперечности электромагнитной волны световой вектор всегда перпендикулярен к направлению распространения волны

Для электромагнитных волн поляризация — явление направленного колебания векторов напряженности электрического поля E или напряженности магнитного поля H.