Електромагнітні хвилі Поняття електромагнітних хвиль Утворення

Електромагнітні хвилі • Поняття електромагнітних хвиль • Утворення електромагнітних хвиль • Види електромагнітних випромінювань їх властивості та застосування

Утворення електромагнітних хвиль Електромагнітні хвилі випромінюються коливальними зарядами, при цьому істотно, що швидкість руху таких зарядів змінюється з часом, тобто вони + рухаються з прискоренням.

Природа електромагнітної хвилі Електромагнітна хвиля – це процес поширення в просторі електричних і магнітних полів, що періодично змінюються. В В Е Е

W ~ ν⁴ Енергія електромагнітної хвилі пропорційна частоті в 4 -му степені, тому джерелом електромагнітної хвилі може бути тільки пристрій, у якому створюються електормагнітні коливання високої частоти. Частота коливань – це фізична величина, що характеризує коливання й кількісно дорівнює числу повних коливань, які здійснюються за одиницю часу.

o Електромагнітне поле випромінюється помітним чином не тільки при коливанні заряду, але і при будь-якій швидкій зміні його швидкості. Причому інтенсивність випромінювання хвилі тим більше, чим більше прискорення, з яким рухається заряд. o Вектори Е і В у електромагнітної хвилі перпендикулярні один одному і перпендикулярні напрямку розповсюдження хвилі. o Електромагнітна хвиля є поперечною

Поширення електромагнітних хвиль пов'язане з перенесенням електромагнітної енергії (подібно до того, як поширення пружних хвиль у речовині пов'язане з перенесенням механічної енергії). Сама можливість виявлення електромагнітних хвиль вказує на те, що вони переносять енергію. Електромагнітні хвилі - спосіб передачі енергії та інформації (у вакуумі).

Для характеристики переносимої хвилею енергії російським ученим Н. А. Умовим були введені поняття про швидкість і напрям руху енергії, про потік енергії. Через десять років після цього, в 1884 р. англійський вчений Джон Пойнтінга описав процес перенесення електромагнітної енергії за допомогою вектора щільності потоку енергії.

Швидкість поширення електромагнітної хвилі – це відстань, на яку поширюється електромагнітна хвиля за одиницю часу: v=S/t. Довжина хвилі λ – це відстань, на яку поширюється електромагнітна хвиля за час, що дорівнює періоду; або: відстань між двома найближчими точками в просторі, в яких коливання вектора напруженості (вектора магнітної індукції) відбувається однаково.

Густина енергії w електромагнітної хвилі Потік енергії через одиничну площадку, перпендикулярну напрямку поширення хвилі в одиницю часу: Вектор щільності потоку електромагнітної енергії називається вектором Умова-Пойнтінга:

Герц Генріх Рудольф (1857 - 1894) - німецький фізик. Закінчив Берлінський університет (1880 р. ) і був асистентом у Г. Гельмгольца. У 1885 - 89 рр. . - Професор Вищої технічної школи в Карлсруе. У 1887 р. в роботі «Про дуже швидких електричних коливаннях» запропонував вдалу конструкцію генератора електромагнітних коливань (вібратор Герца) і метод їх виявлення за допомогою резонансу (резонатор Герца). Експериментально довів існування електромагнітних хвиль, що поширюються у вільному просторі, передбачених теорією Максвелла. Експериментуючи з електромагнітними хвилями, спостерігав їх відображення, заломлення, інтерференцію, поляризацію. Розвиваючи теорію Максвелла, він надав рівнянь електродинаміки форму, яка добре виявляла повну взаємозв'язок між електричними і магнітними явищами.

Вібратор Герца R - розрядник; Т - газорозрядна трубка; D - дроселі. Вібратор Резонатор Рухомий з прискоренням електричний заряд випускає електромагнітні хвилі.

Досліди Герца були продовжені П. Н. Лебедєвим, який в 1894 р. отримав електромагнітні хвилі довжиною 4 - 6 мм і досліджував проходження їх у кристалах. При цьому було виявлено подвійне заломлення хвиль. Подальший розвиток методики експерименту продовжено в 1923 р. А. А. Глаголєва. Аркадьєва сконструювала масовий випромінювач, в якому короткі електромагнітні хвилі, порушені коливаннями електричних зарядів в атомах і молекулах, генерувалися за допомогою іскор, між металевими тирсою, зваженими в маслі. Так були отримані хвилі довжиною λ від 50 мм до 80 мкм.

Досвід Герца з металевими параболічними дзеркалами і призмою Встановлена повна аналогія заломлення та відбиття електромагнітних хвиль зі світловими хвилями.

Удосконаливши вібратор Герца і застосувавши свій приймач, професор Петербурзького електротехнічного інституту А. С. Попов 1896 налагодив дослідну радиотелеграфную зв'язок і здійснив з допомогою електромагнітних хвиль передачу повідомлення на відстань близько 250 м. У 1899 р. Попов довів відстань бездротової передачі сигналів до 50 км. У 1901 р. була здійснена радіотелеграфна зв'язок через Атлантичний океан. Винахід електронних ламп (1904 -1907) і застосування їх для генерування незгасаючих коливань (1913 р. ) зробили можливим розвиток радіотелеграфії і радіомовлення. У 20 - 30 рр. весь світ покрився мережею потужних радіопередавальних станцій. Людство вступило в нову еру комунікаційних відносин.

Питання на закріплення 1. Що називають електромагнітної хвилею? 2. Що є джерелом електромагнітної хвилі? 3. Як орієнтовані вектори Е і В по відношенню один до одного в електромагнітній хвилі? 4. Які відносини між довжиною хвилі, її швидкістю, періодом і частотою коливань справедливі для електромагнітних хвиль? 5. Коли і ким були вперше отримані електромагнітні хвилі? 6. Наведіть приклади застосування електромагнітних хвиль.

Презентація виконали учні 11 – М класу: Шелудько А. , Рудько О. , Журбенко І. , Торчилова М. , Козченко Є. , Кіблицький А. , Белкіна І. , Панченко К. , Поправка М. .