Заряженная частица, например электрон, движущаяся с постоянной скоростью, не излучает электромагнитных волн. Электромагнитное излучение возникает только при ускоренном () движении заряженных частиц.

Так, рентгеновское излучение возникает в результате резкого торможения пучка электронов, соударяющихся с антикатодом.

Другим весьма важным для понимания многих физических процессов источником электромагнитных волн является электрический диполь, совершающий гармонические колебания (рис. 7.11). Электрический момент диполя изменяется во времени по гармоническому закону:

,

где
.

Возвратно-поступательное смещение электрического заряда равносильно существованию элемента тока, вокруг которого, согласно закону Био-Савара-Лапласа, возникает магнитное поле. Однако магнитное поле в данном случае будет переменным, т.к. вызывающий его элемент тока является изменяющимся. Переменное магнитное поле вызывает переменное электрическое поле - в среде распространяется электромагнитная волна. На больших расстояниях от диполя (
, - длина электромагнитной волны) волна становится сферической, в этой волне векторы иперпендикулярны друг к другу и к вектору скорости, который в свою очередь направлен по радиус-вектору. При этом вектор- по касательной к параллели (в соответствии с законом Био-Савара-Лапласа). В случае электрического диполя, излучающего электромагнитную волну, электрические заряды обладают ускорением
.

Аналогично возникает электромагнитное излучение при смещениях электронных оболочек относительно ядер атомов. Такое смещение может происходить либо в результате воздействия переменного электрического поля, либо в результате тепловых колебаний атомов вещества. Последний механизм является причиной так называемого «теплового излечения» нагретых тел.

Интересно отметить, что при периодических деформациях магнитного диполя также излучается электромагнитная волна.

На рис. 7.12 показан магнетик цилиндрической формы, намагниченный вдоль оси. Продольная деформация цилиндра (при постоянстве радиуса) приведет к изменению намагниченностии магнитного момента:

.

Периодическая деформация намагниченного цилиндра сопровождается периодическим изменением магнитного момента и излучением электромагнитной волны. Однако в данном случае вектор направлен по касательной к меридиану, а вектор- по касательной к параллели на сферической волновой поверхности.

Лекция 8. Принцип относительности в электродинамике

Релятивистское преобразование электромагнитных полей, зарядов и токов. Электрическое поле в различных системах отсчёта. Магнитное поле в различных системах отсчёта. Электромагнитное поле в различных системах отсчёта. Доказательство инвариантности электрического заряда. Инвариантность уравнений Максвелла относительно преобразований Лоренца.

8.1. Релятивистское преобразование электромагнитных полей, зарядов и токов

8.1.1. Электрическое поле в различных системах отсчёта

Как известно, механические явления во всех инерциальных системах отсчета (системах отсчета, движущихся относительно друг друга прямолинейно и равномерно) протекают одинаково. При этом невозможно установить, какая из этих систем покоится, а какие – движутся, и поэтому можно лишь говорить об относительном движении этих систем друг по отношению к другу.

С помощью электромагнитных явлений также нельзя получить доказательств существования абсолютного движения, а следовательно, доказательств о существовании абсолютных систем отсчета. Все системы отсчета, движущиеся друг относительно друга прямолинейно и равномерно, равноправны, и во всех этих системах отсчета законы электромагнитных явлений одинаковы. В этом заключается принцип относительности для электромагнитных явлений: электромагнитные явления протекают одинаково во всех инерциальных системах отсчета. Поэтому можно сформулировать принцип относительности разделения электромагнитного поля на электрическое поле и магнитное поле: раздельное рассмотрение электрического и магнитного полей имеет лишь относительный смысл.

Ранее рассматривались взаимные превращения электрических и магнитных полей, вызванные изменением полей во времени. Аналогичные явления имеют место и при движении электромагнитного поля относительно наблюдателя.

Предположим, что положительный заряд движется в магнитном поле в вакууме. С точки зрения первого наблюдателя (неподвижного относительно магнитного поля), на заряд действует сила Лоренца:

,

где q – величина заряда;

- индукция магнитного поля;

v – скорость заряда;

α – угол между направлением вектора индукции магнитного поля и вектором скорости частицы.

Направление этой силы перпендикулярно к и, совпадает с направлением векторного произведения
.

Относительно второго наблюдателя, движущегося вместе с зарядом, заряд неподвижен, хотя на него действует та же силаF . Но если на неподвижный заряд действует сила, пропорциональная величине заряда, то это означает, что имеется электрическое поле. Напряженность такого поля можно определить по формуле

. (8.1)

Вектор напряженности такого электрического поля по направлению совпадает с направлением силы F , т. е. вектор напряженности электрического поля перпендикулярен векторам и(рис. 8.1).

Таким образом, электромагнитное поле зависит от системы отсчета. Если в какой-либо системе отсчета существует одно магнитное поле, то в других системах отсчета, движущихся относительно первой, существуют и магнитное и электрическое поля.

Рассмотрим поведение электрического поля в различных системах отсчета. Будем считать систему отсчета, в которой электрические заряды или проводники с зарядами покоятся, неподвижной системой отсчета – системой
. Систему отсчета, движущуюся с некоторой скоростьюv относительно системы отсчета K, подвижной системой отсчета, системой –
(рис. 8.2).

Предположим, что в системе отсчета
имеются две неподвижные, однородно заряженные параллельные пластины, несущие на себе заряды с плотностью
и
. Пластины представляют собой квадраты со стороной «в», параллельные плоскости
. Расстояние между пластинами 0 мало по сравнению с размером пластин «в». В связи с этим электрическое поле между пластинами можно считать однородным. Пластины находятся в вакууме, т.е.
. Величина электрического поля, измеренная наблюдателем, находящимся в
- системе, равна
. В данном случае определяется составляющая вектора напряженности электрического поля, параллельная оси
. В системе отсчета
, движущейся со скоростьюв направлении
, согласно преобразованиям Лоренца расстояниеуменьшается враз. Так как расстояниемежду плоскостями не влияет на величину вектора, то что электрическое поле в данном направлении не изменяется. Картина силовых линий электрического поля для данного случая представлена на рис. 8.3.

В другом случае (рис. 8.4), когда пластины параллельны плоскости
в системе
, сокращается протяженность продольных сторон и квадраты становятся прямоугольниками, сплюснутыми в направлении движения. Так как электрический заряд является инвариантной величиной (не изменяется) по отношению к выбору системы отсчета, т.е.
, то при неизменности заряда уменьшается площадь поверхности, следовательно, в раз возрастает поверхностная плотность заряда
. Поэтому напряженность электрического поля в данном направлении будет равна

, (8.2)

т.е. поперечная составляющая напряженности электрического поля увеличивается враз по сравнению с неподвижной системой отсчёта. В результате этого изменится картина силовых линий электрического поля положительного точечного заряда (рис. 8.5). Они сгущаются в направлении, перпендикулярном к направлению движения заряда.

Можно показать, что аналогично будет происходить изменение напряженности электрического поля и в плоскости ZOX.

Полученные результаты можно представить в другом виде. Пусть имеются две системы отсчета
и. Системадвижется относительно системы
с постоянной скоростьюv параллельно оси X (рис. 8.6). В системе
существует магнитное поле, которое характеризуется вектором напряженностиH . В рассматриваемой точке пространства «А» составляющие вектора напряженности магнитного поля соответственно равны
. Тогда в этой же точке, но в системе , вследствие движения появится электрическое поле с напряженностьE , составляющие которого соответственно равны
. Применяя к отдельным составляющим напряженности электрического поля формулу (8.1), получаем

(8.3)

Если в системе имеется еще и электрическое поле, то результирующее электрическое поле в системе
будет характеризоваться результирующим вектором напряженностиE , составляющие которого соответственно равны

(8.4)

Подчеркнем, что v – это скорость движения системы относительно системы
.

8.1.2. Магнитное поле в различных системах отсчёта

Известно, что при движении электрических зарядов (при движении электрического поля, при наличии тока) в пространстве возникает магнитное поле.

Для определения этого поля рассмотрим заряд +q, движущийся относительно первого наблюдателя со скоростью v. Такой заряд создает магнитное поле с напряженностью

, (8.5)

где r – радиус-вектор, проведенный из заряда в рассматриваемую точку пространства.

Так как в выражении (8.5)
- индукция электрического поля, создаваемого зарядом в рассматриваемой точке А, которая связана с напряженность электрического поля соотношением
, то с учетом направления вектораD (направление которого совпадает с направлением радиус-вектора r в данной точке) можно записать

. (8.6)

Выражение (8.6) является модулем векторного произведения, т.е.

. (8.7)

Соотношение (8.7) позволяет утверждать, что векторH перпендикулярен векторам v и D .

Для второго наблюдателя, движущегося вместе с зарядом, существует только электрическое поле, вектор индукции которого равен D . Таким образом, в неподвижной системе отсчета существует только электрическое поле, а в подвижной системе отсчета существуют электрическое и магнитное поля (рис. 8.7).

Установим связь между характеристиками электрического и магнитного полей. Для чего введем две системы отсчета, одна из которых (K) движется относительно другой (K ") в направлении X 1 (рис. 8.8). Будем считать, что заряд покоится в системе отсчета K " . В этом случае электрическое поле выбранного заряда будет двигаться относительно системы K со скоростью «-v». Воспользовавшись формулой (8.6) для составляющих вектора напряженности магнитного поля (с учетом знака скорости v), будем иметь

(8.8)

Если в системе K " имеется еще и магнитное поле с составляющими напряженности
, то результирующее магнитное поле в рассматриваемой точке пространства будет характеризоваться составляющими вектора напряженности этого магнитного поля:

(8.9)

В соотношениях (8.9) скорость v – скорость движения системы K (в которой имеется магнитное поле с составляющими вектора напряженности
) относительно системыK " .

Надо отметить, что соотношения (8.9) для преобразования магнитных полей справедливы только в том случае, когда движение происходит со скоростями гораздо меньше, чем скорость распространения света в вакууме.

8.1.3. Электромагнитное поле в различных системах отсчёта

Выражение для силы Лоренца, действующей на точечный заряд в электромагнитном поле, получено с учетом требований инвариантности релятивистского уравнения движения:

.

Следовательно, выражение для силы Лоренца также должно быть релятивистски-инвариантным, т.е. иметь одинаковый вид во всех инерциальных системах отсчета. Таким образом, если имеются две системы отсчета K и K " , одна из которых, например K " , движется равномерно и прямолинейно со скоростью v относительно системы K, то выражения для силы Лоренца в этих системах отсчета будут иметь вид

(8.10)

. (8.11)

Используя релятивистскую инвариантность выражения для силы Лоренца (8.10) и (8.11) и учитывая формулы преобразования для сил при переходе из одной инерциальной системы в другую, можно получить соотношения между векторами электрического и магнитного полей электромагнитного поля в различных системах отсчета. Частный случай таких преобразований был рассмотрен ранее.

Формулы преобразования сил имеют вид

(8.12)

(8.13)

, (8.14)

где v – относительная скорость движения систем отсчета;

u x , u y , u z – проекции скорости движения заряженной частицы на соответствующие оси координат;

.

Подставим в формулу (8.13) вместо F y и F y " их выражение (8.10), (8.11), будем иметь

. (8.15)

Исключая из формулы (8.15) величины ис помощью формул сложения скоростей в теории относительности
и
, группируя все члены в левой части соотношения (8.15), находим

(8.16)

Равенство (8.16) справедливо при произвольных значениях и. Следовательно, выражения, стоящие в скобках (8.16), по отдельности равны нулю. Приравнивая их нулю, получаем формулы преобразования для векторов электромагнитного поля:

(8.17)

(8.18)

(8.19)

Аналогично, исходя из соотношения (8.14), можно получить формулы преобразования для других компонент векторов E и B :

(8.20)

(8.21)

(8.22)

Вывод формулы преобразования для проекции вектора напряженности электрического поля (E ) E x можно провести с использованием соотношения

. (8.23)

Поступая так же, как и в предыдущих случаях, приводим соотношение (8.23) к виду

где
.

Воспользовавшись формулами (8.19) и (8.22), находим, что

. (8.25)

Таким образом, формулы преобразования для векторов электромагнитного поля имеют вид


(8.26)

Формулы преобразования векторов электромагнитного поля (8.26) позволяют определить векторы этого поля в любой инерциальной системе отсчета, если они известны в какой-либо одной из них.

8.1.4. Доказательство инвариантности электрического заряда

Пусть положительный электрический заряд движется в
-системе, как это показано на рис. 8.9, поперёк электрического поля с напряжённостью. Тогда в системе, движущейся со скоростью, на неподвижный в этой системе заряд действует сила

. (8.27)

Из релятивистской динамики известно, что в системе (на движущуюся материальную частицу при условии
) действует сила

. (8.28)

Поскольку левые части равенств (8.27) и (8.28) равны, то равны и правые части, что возможно когда
. Такой вывод согласуется со сделанным выше предположением об инвариантности заряда и может рассматриваться как простое доказательство данного утверждения.

Надо отметить, что объемная плотность заряда  изменяется в соответствии с преобразованиями Лоренца. Это связано с тем, что объемная плотность заряда

.

При равномерном распределении заряда

.

Объем при переходе из одной инерциальной системы в другую изменяется, согласно преобразованиям Лоренца, по закону

.

Следовательно, при переходе из одной инерциальной системы отсчета в другую объемная плотность заряда изменяется согласно закону:

. (8.29)

При переходе из одной инерциальной системы в другую для электрического заряда получим

. (8.30)

Из соотношения (8.30) видно, что действительно при переходе из одной системы отсчета в другую заряд остается величиной постоянной, т.е. электрический заряд инвариантен относительной преобразований Лоренца.

Известно, что закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме в неподвижной системе отсчета отображает зависимость плотности тока от напряженности электрического поля:

.

Можно показать, что плотность тока j в неподвижной среде, в которой заряды движутся со скоростью v в электромагнитном поле с напряженностями E и B , изменяется в соответствии с преобразованиями Лоренца по закону

, (8.31)

где величины векторов E и B (так же, как и векторов E " и B " ) определены так же, как в классической электродинамике, т.е., по существу, равенствами (8.10 и 8.11).

Электромагнитные волны Понятие электромагнитных волн Образование электромагнитных волн Виды электромагнитных излучений их свойства и применение Выполнил студент группы ТЭ-21: Сизиков Андрей

Природа электромагнитной волны Электромагнитная волна представляет собой распространение в пространстве с течением времени переменных (вихревых) электрических и магнитных полей.

Образование ЭМВ волны Электромагнитные волны изучаются колеблющимися зарядами, при этом существенно, что скорость движения таких зарядов меняется со временим, т. е. они движутся с ускорением.

Историческая справка Максвелл был глубоко убежден в реальности электромагнитных волн, но не дожил до их экспериментального обнаружения. Лишь через 10 лет после его смерти электромагнитные волны экспериментально получены Герцем. В 1895 году А. С. Попов продемонстрировал практическое применение ЭМВ для радиосвязи. Сейчас мы знаем, что все пространство вокруг нас буквально пронизано электромагнитными волнами разных частот.

Электромагнитные волны разных частот отличаются друг от друга. В настоящее время все электромагнитные волны разделены по длинам волн (и, соответственно, по частотам) на шесть основных диапазонов: радиоволны, инфракрасное излучение, видимое излучение, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи, γизлучение

Радиоволны Получаются с помощью колебательных контуров и макроскопических вибраторов. Свойства: радиоволны различных частот и с различными длинами волн по-разному поглощаются и отражаются средами. проявляют свойства дифракции и интерференции. Применение: Радиосвязь, телевидение, радиолокация.

Инфракрасное излучение (тепловое) Излучается атомами или молекулами вещества. Инфракрасное излучение дают все тела при любой температуре. Свойства: проходит через некоторые непрозрачные тела, а также сквозь дождь, дымку, снег, туман; производит химическое действие (фототгластинки); поглощаясь веществом, нагревает его; невидимо; способно к явлениям интерференции и дифракции; регистрируется тепловыми методами. Применение: Прибор ночного видения, криминалистика, физиотерапия, в промышленности для сушки изделий, древесины, фруктов.

Видимое излучение Часть электромагнитного излучения, воспринимаемая глазом. Свойства: отражение, преломление, воздействует на глаз, способно к явлению дисперсии, интерференции, дифракции.

Ультрафиолетовое излучение Источники: газоразрядные лампы с кварцевыми трубками. Излучается всеми твердыми телами, у которых t 0> 1 ООО°С, а также светящимися парами ртути. Свойства: Высокая химическая активность, невидимо, большая проникающая способность, убивает микроорганизмы, в небольших дозах благоприятно влияет на организм человека (загар), но в больших дозах оказывает отрицательное воздействие, изменяет развитие клеток, обмен веществ. Применение: в медицине, в промышленности.

Рентгеновские лучи Излучаются при больших ускорениях электронов. Свойства: интерференция, дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке, большая проникающая способность. Облучение в больших дозах вызывает лучевую болезнь. Применение: в медицине с целью диагностики заболеваний внутренних органов; в промышленности для контроля внутренней структуры различных изделий.

γ-излучение Источники: атомное ядро (ядерные реакции). Свойства: Имеет огромную проникающую способность, оказывает сильное биологическое воздействие. Применение: В медицине, производстве (γ -дефектоскопия).

Влияние электромагнитных излучений на живые организмы электромагнитное излучение частотой 50 Гц, которое создается проводами сети переменного тока, при длительном воздействии вызывает сонливость, признаки усталости, головные боли. Чтобы не усиливать действие бытовых электромагнитных излучений, специалисты рекомендуют не располагать близко друг к другу работающие в наших квартирах электроприборы - микроволновую печь, электроплиту, телевизор, стиральную машину, холодильник, утюг, электрический чайник. Расстояние между ними должно быть не менее 1, 5- 2 м. На такое же расстояние следует удалять от телевизора или от холодильника ваши кровати.

Влияние электромагнитных излучений на живые организмы Радиоволны Инфракрасное Ультрафиолетовое Рентгеновское γ-излучение Домашнее задание: Выписать в тетрадь о влиянии каждого излучения на человека, животных, растения.

Вопросы на закрепление 1. Что называют электромагнитной волной? 2. Что является источником электромагнитной волны? 3. Как ориентированы векторы Е и В по отношению друг к другу в электромагнитной волне? 4. Какова скорость распространения электромагнитных волн в воздухе?

Вопросы на закрепление 5. Какие выводы относительно электромагнитных волн вытекали из теории Максвелла? 6. Какие физические величины периодически меняются в электромагнитной волне? 7. Какие отношения между длиной волны, ее скоростью, периодом и частотой колебаний справедливы для электромагнитных волн? 8. При каком условии волна будет достаточно интенсивной для того, чтобы ее можно было зарегистрировать?

Вопросы на закрепление 9. Когда и кем были впервые получены электромагнитные волны? 10. Приведите примеры применения электромагнитных волн. 11. Расположите в порядке возрастания длины волны электромагнитные волны различной природы: 1) инфракрасное излучение; 2) рентгеновское излучение; 3) радиоволны; 4) γ -волны.

Из созданной Максвеллом теории можно сделать вывод о том, что быстропеременное электромагнитное поле должно распространяться в пространстве в виде поперечных волн. Причём эти волны могут существовать не только в веществе, но и в вакууме. Опираясь исключительно на теоретические выводы, Максвелл определил также, что электромагнитные волны должны распространяться в вакууме со скоростью 300 000 км/с, т. е. со скоростью света (скорость света, как известно, была измерена задолго до этого).

Вы уже знаете, что в механических волнах, например в звуковых, энергия передаётся от одних частиц среды к другим. При этом частицы приходят в колебательное движение, т. е. их смещение от положения равновесия периодически меняется. Для передачи звука обязательно нужна вещественная среда.

В связи с тем, что электромагнитные волны распространяются в веществе и в вакууме, возникает вопрос: что совершает колебания в электромагнитной волне, т. е. какие физические величины периодически меняются в ней?

  • Электромагнитная волна представляет собой систему порождающих друг друга и распространяющихся в пространстве переменных электрического и магнитного полей

Напомним, что количественной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции В.

Основной количественной характеристикой электрического поля служит векторная величина, называемая напряжённостью электрического поля, которая обозначается символом Е. Напряжённость Е электрического поля в какой-либо его точке равна отношению силы F, с которой поле действует на точечный положительный заряд, помещённый в эту точку, к значению этого заряда q.

Когда говорят, что магнитное и электрическое поля меняются, то это означает, что меняются соответственно вектор индукции магнитного поля В и вектор напряжённости электрического поля Е.

В электромагнитной волне именно векторы В и Е периодически меняются по модулю и по направлению, т. е. колеблются.

Рис. 135. Модель электромагнитной волны: Е - напряжённость электрического поля, В - индукция магнитного поля; с - скорость волны

На рисунке 135 изображены вектор напряжённости электрического поля Е и вектор индукции магнитного поля В электромагнитной волны в один и тот же момент времени. Это как бы «моментальный снимок» волны, распространяющейся в направлении оси Z. Плоскость, проведённая через векторы В и Е в любой точке, перпендикулярна направлению распространения волны, что говорит о поперечности волны.

За время, равное периоду колебаний, волна переместится вдоль оси Z на расстояние, равное длине волны. Для электромагнитных волн справедливы те же соотношения между длиной волны λ, её скоростью с, периодом Т и частотой v колебаний, что и для механических волн:

Максвелл не только научно обосновал возможность существования электромагнитных волн, но и указал, что для создания интенсивной электромагнитной волны, которую можно было бы зарегистрировать приборами на некотором расстоянии от источника, необходимо, чтобы колебания векторов Е и В происходили с достаточно высокой частотой (порядка 100 000 колебаний в секунду и больше).

Генрих Герц (1857-1894)
Немецкий физик, один из основоположников электродинамики. Экспериментально доказал существование электромагнитных волн

В 1888 г. немецкому учёному Генриху Герцу удалось получить и зарегистрировать электромагнитные волны. В результате опытов Герца были также обнаружены все свойства электромагнитных волн, теоретически предсказанные Максвеллом.

Всё окружающее нас пространство буквально пронизано электромагнитными волнами различных частот. В настоящее время все электромагнитные волны разделены по длинам волн (и соответственно по частотам) на шесть основных диапазонов, которые представлены на рисунке 136.

Рис. 136. Шкала электромагнитных волн

Границы диапазонов весьма условны, поэтому, как видно из рисунка, в большинстве случаев соседние диапазоны несколько перекрывают друг друга.

Электромагнитные волны разных частот отличаются друг от друга проникающей способностью, скоростью распространения в веществе, видимостью, цветностью и некоторыми другими свойствами.

Они могут оказывать как положительное, так и отрицательное воздействие на живые организмы. Например, инфракрасное, т. е. тепловое, излучение играет определяющую роль в поддержании жизни на Земле, поскольку люди, животные и растения могут существовать и нормально функционировать только при определённых температурах.

Видимый свет даёт нам информацию об окружающем мире и возможность ориентироваться в пространстве. Он необходим также для протекания процесса фотосинтеза в растениях, в результате чего выделяется кислород, необходимый для дыхания живых организмов.

Влияние на человека ультрафиолетового излучения (вызывающего загар) в большой степени определяется интенсивностью и продолжительностью облучения. В допустимых дозах оно повышает сопротивляемость организма человека к различным заболеваниям, в частности инфекционным. Превышение допустимой дозы может вызвать ожоги кожи, развитие онкологических заболеваний, ослабление иммунитета, повреждение сетчатки глаз. Глаза можно защитить с помощью стеклянных очков (как тёмных, так и прозрачных, но не пластиковых), так как стекло поглощает значительную часть ультрафиолетовых лучей.

Вы знакомы и с рентгеновским излучением, в частности с его широким применением в медицине - флюорографическое обследование или рентгеновский снимок наверняка делали каждому из вас. Но слишком большие дозы или частые обследования с помощью рентгеновских лучей могут вызвать серьёзные заболевания.

Получение электромагнитных волн имеет огромное научное и практическое значение. В этом можно убедиться на примере всего лишь одного диапазона - радиоволн, применяемых для телевизионной и радиосвязи, в радиолокации (т. е. для обнаружения объектов и измерения расстояния до них), в радиоастрономии и других сферах деятельности.

Вопросы

  1. Какие выводы относительно электромагнитных волн можно сделать из теории Максвелла?
  2. Какие физические величины периодически меняются в электромагнитной волне?
  3. Какие соотношения между длиной волны, её скоростью, периодом и частотой колебаний справедливы для электромагнитных волн?
  4. При каком условии волна будет достаточно интенсивной для того, чтобы её можно было зарегистрировать?
  5. Когда и кем были впервые получены электромагнитные волны?
  6. Приведите примеры применения разных диапазонов электромагнитных волн и их воздействия на живые организмы.

Упражнение

  1. На какой частоте суда передают сигнал бедствия SOS, если по международному соглашению длина радиоволны должна быть 600 м?
  2. Радиосигнал, посланный с Земли на Луну, может отразиться от поверхности Луны и вернуться на Землю. Предложите способ измерения расстояния между Землёй и Луной с помощью радиосигнала.

    Указание: задача решается таким же методом, каким измеряется глубина моря с помощью эхолокации (см. § 30).

  3. Можно ли измерить расстояние между Землёй и Луной с помощью звуковой или ультразвуковой волны? Ответ обоснуйте.

В данной работе были рассмотрены такие вопросы как понятие волн, электромагнитных волн и их экспериментальное обнаружение, свойства электромагнитных волн, шкала электромагнитных волн.

Электромагнитными волнами называется процесс распространения электромагнитного поля в пространстве.

Существование электромагнитных волн было теоретически предсказано английским физиком Дж.К.Максвеллом. Известно, что электрический ток порождает магнитное поле (опыт Эрстеда), изменяющееся магнитное поле порождает электрический ток (опыт Фарадея). Имея в виду эти экспериментальные факты, английский физик Максвелл создал теорию электромагнитных волн. На основе своих уравнений он пришел к выводу, что в вакууме и диэлектриках произвольные возмущения электромагнитного поля распространяются в виде электромагнитной волны.

Таким образом, ускоренное движение электрических зарядов приводит к возникновению электромагнитных волн - взаимосвязанным изменениям электрического и магнитного полей. По Максвеллу: переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое (явление электромагнитной индукции), а переменное электрическое поле порождает вихревое магнитное (магнитоэлектрическая индукция). В результате в соседних областях пространства возникает единое электромагнитное поле.

По Максвелу:

Электромагнитная волна является поперечной, так как векторы напряженность электрического поля и напряженность магнитного поля перпендикулярны друг другу и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны, их скорость распространения в вакууме примерно равна 300 000 км/с, эта волна несет энергию;

Электромагнитные волны, как и другие волны, переносят энергию. Эта энергия заключена в распространяющихся электрическом и магнитном полях;

Электромагнитная волна должна обладать импульсом, а поэтому оказывать давление на тела.

Впервые опыты с электромагнитными волнами были осуществлены в 1888 г. Г. Герцем. С помощью искрового разрядника и аналогичного ему приемника он получил и зарегистрировал электромагнитные волны, обнаружил их отражение и преломление. Дальнейшие исследования электромагнитных волн показали, что они обладают способностью испытывать отражение, преломление, дифракцию, интерференцию и поляризацию.

Заслуга по практическому использованию электромагнитных волн в радиосвязи принадлежит русскому физику А.С. Попову.

Значение теории Максвелла:

1. Максвелл показал, что электромагнитное поле - это совокупность взаимосвязанных электрических и магнитных полей.

2. Предсказал существование электромагнитных волн, распространяющихся от точки к точке с конечной скоростью.

3. Показал, что световые волны являются электромагнитными волнами, и по своей физической природе ничем не отличается от других электромагнитных волн - радиоволн, инфракрасного, ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения.

4. Связал воедино электричество, магнетизм и оптику.

«Электромагнитные волны и их свойства» - Короткие волны. Электромагнитные волны. Радиоволны. Производит химическое действие на фотопластинки. В 1901 году Рентген первым из физиков получил Нобелевскую премию. Понятие упругого эфира привело к неразрешимым противоречиям. Электромагнитные волны - электромагнитные колебания, распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью.

«Физика электромагнитные волны» - Майкл Фарадей. 1. Что такое электромагнитное поле? =. Урок по физике в 11 классе учитель - Хатеновская Е.В. МОУ СОШ № 2 с.Красное. Так возникает электромагнитное поле. . Переменное магнитное поле создает переменное электрическое поле и наоборот. Максвелл выразил законы электромагнитного поля в виде системы 4 дифференциальных уравнений.

«Трансформатор» - На уроке применяются цифровые образовательные ресурсы из http://school-collection.edu.ru. От чего и как зависит ЭДС индукции в катушке из проводника. 9. 5. Какой прибор нужно подключить между источником переменного тока и лампочкой? Можно ли повышающий трансформатор сделать понижающим? II. 13. Запиши важное В трансформаторе применяется явление электромагнитной индукции.

«Электромагнитные волны» - Окончил Берлинский университет (1880 г.) и был ассистентом у Г. Гельмгольца. 4.3 Экспериментальное исследование ЭМВ. Если оптическая разность хода. Интерференционным членом. 4.1 Генерация ЭМВ. Где. Дополнил известный принцип. Главный максимум, соответствующий. Рисунок 7.7.

«Электромагнитное поле» - Свойства электромагнитных волн: Скорость электромагнитных волн в вакууме обозначается латинской буквой с: с? 300 000 км/с. Что такое электромагнитная волна? Существование электромагнитных волн было предсказано Дж. Возникнет возмущение электромагнитного поля. 9 класс Учитель физики МОУ «СОШ с. Рефлектор» Леснова Н.П.

«Волны электромагнитные» - Радиоволны. Радиоволны Инфракрасное Ультрафиолетовое Рентгеновское?-излучение. Как ориентированы векторы Е и В по отношению друг к другу в электромагнитной волне? Получаются с помощью колебательных контуров и макроскопических вибраторов. Рентгеновские лучи. Часть электромагнитного излучения, воспринимаемая глазом.

Всего в теме 14 презентаций