एक विद्युत चुम्बकीय तरंग विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र शक्ति वैक्टर में क्रमिक, परस्पर परिवर्तन की एक प्रक्रिया है जो तरंग प्रसार किरण के लंबवत निर्देशित होती है, जिसमें विद्युत क्षेत्र में परिवर्तन चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन का कारण बनता है, जो बदले में परिवर्तन का कारण बनता है विद्युत क्षेत्र।

वेव (लहर प्रक्रिया) - में दोलनों के प्रसार की प्रक्रिया सातत्य. जब एक तरंग का प्रसार होता है, तो माध्यम के कण तरंग के साथ नहीं चलते हैं, बल्कि अपनी संतुलन स्थिति के चारों ओर घूमते हैं। तरंग के साथ, केवल दोलन गति की अवस्थाएँ और उसकी ऊर्जा कण से माध्यम के कण में स्थानांतरित होती है। इसलिए, सभी तरंगों की मुख्य संपत्ति, उनकी प्रकृति की परवाह किए बिना, पदार्थ के हस्तांतरण के बिना ऊर्जा का हस्तांतरण है

जब भी अंतरिक्ष में विद्युत क्षेत्र में कोई परिवर्तन होता है तो विद्युत चुम्बकीय तरंगें उत्पन्न होती हैं। इस तरह के एक बदलते विद्युत क्षेत्र का कारण होता है, सबसे अधिक बार, आवेशित कणों की गति के कारण, और इस तरह के आंदोलन के एक विशेष मामले के रूप में, एक वैकल्पिक विद्युत प्रवाह द्वारा।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र विद्युत (ई) और चुंबकीय (बी) क्षेत्रों का एक परस्पर दोलन है। अंतरिक्ष में एकल विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का वितरण विद्युत चुम्बकीय तरंगों के माध्यम से किया जाता है।

विद्युत चुम्बकीय तरंग - विद्युत चुम्बकीय दोलन जो अंतरिक्ष में फैलते हैं और ऊर्जा ले जाते हैं

मैक्सवेल के समीकरणों द्वारा विद्युत चुम्बकीय तरंगों की विशेषताएं, उनके उत्तेजना और प्रसार के नियमों का वर्णन किया गया है (जो इस पाठ्यक्रम में नहीं माना जाता है)। यदि अंतरिक्ष के किसी क्षेत्र में विद्युत आवेश और धाराएँ हैं, तो समय के साथ उनके परिवर्तन से विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन होता है। उनके प्रसार का वर्णन यांत्रिक तरंगों के वर्णन के समान है।

यदि माध्यम सजातीय है और तरंग X अक्ष के अनुदिश v चाल से संचरित होती है, तो विद्युत (ई) और चुंबकीय (बी)माध्यम के प्रत्येक बिंदु पर क्षेत्र के घटक समान वृत्ताकार आवृत्ति (ω) के साथ हार्मोनिक कानून के अनुसार बदलते हैं और एक ही चरण (प्लेन वेव समीकरण) में होते हैं:

जहाँ x बिंदु का निर्देशांक है और t समय है।

वेक्टर बी और ई परस्पर लंबवत हैं, और उनमें से प्रत्येक तरंग प्रसार (एक्स अक्ष) की दिशा में लंबवत है। इसलिए, विद्युत चुम्बकीय तरंगें अनुप्रस्थ होती हैं

साइनसॉइडल (हार्मोनिक) विद्युत चुम्बकीय तरंग। सदिश , और परस्पर लंबवत हैं

1) विद्युतचुंबकीय तरंगें किसके साथ पदार्थ में फैलती हैं अंतिम गति

रफ़्तार सीनिर्वात में विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रसार मूलभूत भौतिक स्थिरांकों में से एक है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के परिमित प्रसार वेग के बारे में मैक्सवेल का निष्कर्ष उस समय स्वीकृत के विरोध में था लंबी दूरी का सिद्धांत , जिसमें विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के प्रसार वेग को असीम रूप से बड़ा माना गया था। इसलिए मैक्सवेल के सिद्धांत को सिद्धांत कहा जाता है छोटा दायरा.

विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र के पारस्परिक परिवर्तन विद्युत चुम्बकीय तरंग में होते हैं। ये प्रक्रियाएं एक साथ चलती हैं, और विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र समान "भागीदारों" के रूप में कार्य करते हैं। इसलिए, विद्युत और चुंबकीय ऊर्जा के आयतन घनत्व एक दूसरे के बराबर होते हैं: वूई = वूएम।

4. विद्युत चुम्बकीय तरंगें ऊर्जा ले जाती हैं। जब तरंगें फैलती हैं, तो विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा का प्रवाह उत्पन्न होता है। यदि आप कोई साइट चुनते हैं एस(चित्र 2.6.3), तरंग प्रसार की दिशा के लंबवत उन्मुख, फिर थोड़े समय में Δ टीऊर्जा मंच के माध्यम से प्रवाहित होगी वूउह, बराबर

यहाँ व्यंजकों को प्रतिस्थापित करते हुए वूउह, वूमी और , आप प्राप्त कर सकते हैं:

कहाँ पे इ 0 विद्युत क्षेत्र शक्ति दोलनों का आयाम है।

एसआई में ऊर्जा प्रवाह घनत्व मापा जाता है वाट प्रति वर्ग मीटर(डब्ल्यू / एम 2)।

5. यह मैक्सवेल के सिद्धांत का अनुसरण करता है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों को एक अवशोषित या परावर्तक शरीर पर दबाव डालना चाहिए। विद्युत चुम्बकीय विकिरण के दबाव को इस तथ्य से समझाया जाता है कि तरंग के विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में, पदार्थ में कमजोर धाराएं उत्पन्न होती हैं, अर्थात आवेशित कणों की गति का क्रम। ये धाराएं पदार्थ की मोटाई में निर्देशित तरंग के चुंबकीय क्षेत्र की ओर से एम्पीयर बल से प्रभावित होती हैं। यह बल परिणामी दबाव बनाता है। आमतौर पर विद्युत चुम्बकीय विकिरण का दबाव नगण्य होता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, पूरी तरह से अवशोषित सतह पर पृथ्वी पर आने वाले सौर विकिरण का दबाव लगभग 5 μPa है। परावर्तित और अवशोषित पिंडों पर विकिरण दबाव को निर्धारित करने के लिए पहला प्रयोग, जिसने मैक्सवेल के सिद्धांत के निष्कर्ष की पुष्टि की, 1900 में पी.एन. लेबेदेव द्वारा किए गए थे। मैक्सवेल के विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत के अनुमोदन के लिए लेबेदेव के प्रयोगों का बहुत महत्व था।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के दबाव का अस्तित्व हमें यह निष्कर्ष निकालने की अनुमति देता है कि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में निहित है यांत्रिक आवेग. एक इकाई आयतन में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का संवेग संबंध द्वारा व्यक्त किया जाता है

यह संकेत करता है:

एक इकाई आयतन में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के द्रव्यमान और ऊर्जा के बीच यह संबंध प्रकृति का एक सार्वभौमिक नियम है। सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के अनुसार, यह किसी भी शरीर के लिए सच है, चाहे उनकी प्रकृति और आंतरिक संरचना कुछ भी हो।

इस प्रकार, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में भौतिक निकायों की सभी विशेषताएं हैं - ऊर्जा, परिमित प्रसार वेग, गति, द्रव्यमान। इससे पता चलता है कि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र पदार्थ के अस्तित्व के रूपों में से एक है।

6. मैक्सवेल के विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत की पहली प्रयोगात्मक पुष्टि जी. हर्ट्ज़ (1888) के प्रयोगों में सिद्धांत के निर्माण के लगभग 15 साल बाद दी गई थी। हर्ट्ज़ ने न केवल प्रयोगात्मक रूप से विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अस्तित्व को साबित किया, बल्कि पहली बार उनके गुणों का अध्ययन करना शुरू किया - विभिन्न मीडिया में अवशोषण और अपवर्तन, धातु की सतहों से परावर्तन, आदि। वह विद्युत चुम्बकीय तरंगों की तरंग दैर्ध्य और प्रसार गति को मापने में कामयाब रहे, जो प्रकाश की गति के बराबर निकला।

हर्ट्ज़ के प्रयोगों ने मैक्सवेल के विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत के प्रमाण और मान्यता में निर्णायक भूमिका निभाई। इन प्रयोगों के सात साल बाद, विद्युत चुम्बकीय तरंगों ने वायरलेस संचार में आवेदन पाया (ए.एस. पोपोव, 1895)।

7. विद्युत चुम्बकीय तरंगें केवल उत्तेजित हो सकती हैं फास्ट मूविंग चार्ज. डीसी सर्किट, जिसमें चार्ज वाहक स्थिर गति से चलते हैं, विद्युत चुम्बकीय तरंगों का स्रोत नहीं हैं। आधुनिक रेडियो इंजीनियरिंग में, विभिन्न डिजाइनों के एंटेना का उपयोग करके विद्युत चुम्बकीय तरंगों का विकिरण उत्पन्न किया जाता है, जिसमें तेजी से प्रत्यावर्ती धाराएं उत्तेजित होती हैं।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन करने वाली सबसे सरल प्रणाली एक छोटा विद्युत द्विध्रुव है, द्विध्रुवीय क्षण पी (टी) जो समय के साथ तेजी से बदलता है।

ऐसे प्राथमिक द्विध्रुव कहलाते हैं हर्ट्ज़ियन द्विध्रुव . रेडियो इंजीनियरिंग में, हर्ट्ज़ियन द्विध्रुवीय एक छोटे एंटीना के बराबर होता है, जिसका आकार तरंग दैर्ध्य (चित्र 2.6.4) से बहुत छोटा होता है।

चावल। 2.6.5 ऐसे द्विध्रुव द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय तरंग की संरचना का एक विचार देता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि अधिकतम विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा प्रवाह द्विध्रुवीय अक्ष के लंबवत विमान में उत्सर्जित होता है। एक द्विध्रुव अपनी धुरी पर ऊर्जा का विकिरण नहीं करता है। हर्ट्ज़ ने विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अस्तित्व के प्रायोगिक प्रमाण में एक प्राथमिक द्विध्रुव को एक संचारण और प्राप्त करने वाले एंटीना के रूप में उपयोग किया।

एम। फैराडे ने एक क्षेत्र की अवधारणा पेश की:

आराम पर एक चार्ज के चारों ओर एक इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र

गतिमान आवेशों (करंट) के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र होता है।

1830 में, एम। फैराडे ने विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना की खोज की: जब चुंबकीय क्षेत्र बदलता है, तो एक भंवर विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होता है।

चित्र 2.7 - भंवर विद्युत क्षेत्र

कहाँ पे,
- विद्युत क्षेत्र शक्ति वेक्टर,
- चुंबकीय प्रेरण के वेक्टर।

एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र एक भंवर विद्युत क्षेत्र बनाता है।

1862 में डी.के. मैक्सवेल ने एक परिकल्पना प्रस्तुत की: जब विद्युत क्षेत्र बदलता है, तो एक भंवर चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है।

एकल विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का विचार उत्पन्न हुआ।

चित्र 2.8 - एकीकृत विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र।

वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र एक भंवर चुंबकीय क्षेत्र बनाता है।

विद्युत चुम्बकीय- यह पदार्थ का एक विशेष रूप है - विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों का संयोजन। चर विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र एक साथ मौजूद होते हैं और एक एकल विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र बनाते हैं। यह सामग्री है:

यह विश्राम और गतिमान दोनों आवेशों पर क्रिया में प्रकट होता है;

यह एक उच्च लेकिन सीमित गति से फैलता है;

यह हमारी इच्छा और इच्छाओं से स्वतंत्र रूप से मौजूद है।

शून्य की आवेश दर पर केवल एक विद्युत क्षेत्र होता है। एक स्थिर चार्ज दर पर, एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है।

चार्ज की त्वरित गति के साथ, एक विद्युत चुम्बकीय तरंग उत्सर्जित होती है, जो अंतरिक्ष में एक सीमित गति के साथ फैलती है .

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के विचार का विकास मैक्सवेल के अंतर्गत आता है, लेकिन फैराडे को उनके अस्तित्व के बारे में पहले से ही पता था, हालांकि वह काम को प्रकाशित करने से डरते थे (यह उनकी मृत्यु के 100 से अधिक वर्षों बाद पढ़ा गया था)।

विद्युत चुम्बकीय तरंग के उद्भव के लिए मुख्य स्थिति विद्युत आवेशों की त्वरित गति है।

विद्युत चुम्बकीय तरंग क्या है, निम्न उदाहरण की कल्पना करना आसान है। यदि आप पानी की सतह पर एक कंकड़ फेंकते हैं, तो सतह पर वृत्तों में विचलन करने वाली तरंगें बनती हैं। वे प्रसार की एक निश्चित गति के साथ अपनी घटना (परेशान) के स्रोत से आगे बढ़ते हैं। विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए, विक्षोभ अंतरिक्ष में गतिमान विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र हैं। एक समय-भिन्न विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र आवश्यक रूप से एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र का कारण बनता है, और इसके विपरीत। ये क्षेत्र आपस में जुड़े हुए हैं।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के स्पेक्ट्रम का मुख्य स्रोत सूर्य तारा है। विद्युत चुम्बकीय तरंगों के स्पेक्ट्रम का एक हिस्सा मानव आंख को देखता है। यह स्पेक्ट्रम 380...780 एनएम (चित्र 2.1) के भीतर है। दृश्यमान स्पेक्ट्रम में, आंख प्रकाश को अलग तरह से मानती है। विभिन्न तरंग दैर्ध्य के साथ विद्युत चुम्बकीय दोलन विभिन्न रंगों के साथ प्रकाश की अनुभूति का कारण बनते हैं।

चित्र 2.9 - विद्युत चुम्बकीय तरंगों का स्पेक्ट्रम

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के स्पेक्ट्रम का एक हिस्सा रेडियो और टेलीविजन प्रसारण और संचार के प्रयोजनों के लिए उपयोग किया जाता है। विद्युत चुम्बकीय तरंगों का स्रोत एक तार (एंटीना) होता है जिसमें विद्युत आवेशों में उतार-चढ़ाव होता है। तार के पास से शुरू हुई खेतों के बनने की प्रक्रिया धीरे-धीरे, बिंदु दर बिंदु, पूरे स्थान पर कब्जा कर लेती है। तार से गुजरने वाली और विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करने वाली प्रत्यावर्ती धारा की आवृत्ति जितनी अधिक होगी, तार द्वारा बनाई गई दी गई लंबाई की रेडियो तरंगें उतनी ही तीव्र होंगी।

रेडियो(अव्य। रेडियो - उत्सर्जन, किरणें त्रिज्या - बीम) - एक प्रकार का वायरलेस संचार जिसमें अंतरिक्ष में स्वतंत्र रूप से फैलने वाली रेडियो तरंगों का उपयोग सिग्नल वाहक के रूप में किया जाता है।

रेडियो तरंगें(रेडियो से...), तरंग दैर्ध्य के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंगें> 500 µm (आवृत्ति .)< 6×10 12 Гц).

रेडियो तरंगें विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र हैं जो समय के साथ बदलते हैं। मुक्त स्थान में रेडियो तरंगों के प्रसार की गति 300,000 किमी/सेकंड है। इसके आधार पर, आप रेडियो तरंग (m) की लंबाई निर्धारित कर सकते हैं।

λ=300/एफ,जहां एफ - आवृत्ति (मेगाहर्ट्ज)

टेलीफोन पर बातचीत के दौरान उत्पन्न हवा के ध्वनि कंपन को एक माइक्रोफोन द्वारा ध्वनि आवृत्ति के विद्युत कंपन में परिवर्तित किया जाता है, जो तारों द्वारा ग्राहक के उपकरण में प्रेषित किया जाता है। वहां, लाइन के दूसरे छोर पर, फोन के एमिटर की मदद से, वे हवा के कंपन में परिवर्तित हो जाते हैं, जिसे सब्सक्राइबर द्वारा ध्वनि के रूप में माना जाता है। टेलीफोनी में, संचार के साधन तार हैं; रेडियो प्रसारण में, रेडियो तरंगें।

किसी भी रेडियो स्टेशन के ट्रांसमीटर का "हृदय" एक जनरेटर है - एक उपकरण जो किसी दिए गए रेडियो स्टेशन के लिए उच्च, लेकिन कड़ाई से स्थिर आवृत्ति के दोलन उत्पन्न करता है। ये रेडियो फ़्रीक्वेंसी दोलन, आवश्यक शक्ति के लिए प्रवर्धित, एंटीना में प्रवेश करते हैं और आसपास के अंतरिक्ष में ठीक उसी आवृत्ति - रेडियो तरंगों के विद्युत चुम्बकीय दोलनों को उत्तेजित करते हैं। रेडियो स्टेशन के एंटीना से रेडियो तरंगों को हटाने की गति प्रकाश की गति के बराबर है: 300,000 किमी / सेकंड, जो हवा में ध्वनि के प्रसार से लगभग एक लाख गुना तेज है। इसका मतलब यह है कि यदि मॉस्को ब्रॉडकास्टिंग स्टेशन पर एक निश्चित समय पर एक ट्रांसमीटर चालू किया गया था, तो इसकी रेडियो तरंगें 1/30 सेकंड से भी कम समय में व्लादिवोस्तोक पहुंच जाएंगी, और इस समय के दौरान ध्वनि केवल 10- 11 मी.

रेडियो तरंगें न केवल हवा में फैलती हैं, बल्कि उन जगहों पर भी फैलती हैं जहां कोई नहीं है, उदाहरण के लिए, बाहरी अंतरिक्ष में। इसमें वे ध्वनि तरंगों से भिन्न होते हैं, जिसके लिए हवा या कोई अन्य सघन माध्यम, जैसे पानी, नितांत आवश्यक है।

विद्युत चुम्बकीय तरंग अंतरिक्ष में फैलने वाला एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र है (सदिशों का दोलन)
) चार्ज के पास, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र एक फेज शिफ्ट p/2 के साथ बदलते हैं।

चित्र 2.10 - एकीकृत विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र।

आवेश से बड़ी दूरी पर, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र चरण में बदलते हैं।

चित्र 2.11 - विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों में चरणबद्ध परिवर्तन।

विद्युत चुम्बकीय तरंग अनुप्रस्थ होती है. वेक्टर गिलेट के हैंडल को मोड़ते समय विद्युत चुम्बकीय तरंग की गति की दिशा दाहिने पेंच की गति की दिशा से मेल खाती है वेक्टर के लिए .

चित्र 2.12 - विद्युत चुम्बकीय तरंग।

इसके अलावा, एक विद्युत चुम्बकीय तरंग में, संबंध
, जहां c निर्वात में प्रकाश की गति है।

मैक्सवेल ने सैद्धांतिक रूप से विद्युत चुम्बकीय तरंगों की ऊर्जा और गति की गणना की।

इस प्रकार, तरंग ऊर्जा आवृत्ति की चौथी शक्ति के सीधे आनुपातिक है. इसका अर्थ है कि तरंग को अधिक आसानी से स्थिर करने के लिए यह आवश्यक है कि वह उच्च आवृत्ति की हो।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों की खोज जी हर्ट्ज़ (1887) ने की थी।

एक बंद ऑसिलेटरी सर्किट विद्युत चुम्बकीय तरंगों को विकीर्ण नहीं करता है: संधारित्र के विद्युत क्षेत्र की सारी ऊर्जा कुंडल के चुंबकीय क्षेत्र की ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। दोलन आवृत्ति थरथरानवाला सर्किट के मापदंडों द्वारा निर्धारित की जाती है:
.

चित्र 2.13 - ऑसिलेटरी सर्किट।

आवृत्ति बढ़ाने के लिए, एल और सी को कम करना आवश्यक है, अर्थात। कुंडल को एक सीधे तार में बदल दें और, जैसा
, प्लेटों के क्षेत्र को कम करें और उन्हें अधिकतम दूरी तक फैलाएं। इससे पता चलता है कि हमें, संक्षेप में, एक सीधा कंडक्टर मिलता है।

ऐसे उपकरण को हर्ट्ज़ वाइब्रेटर कहा जाता है। बीच को काटा जाता है और एक उच्च आवृत्ति ट्रांसफार्मर से जोड़ा जाता है। तारों के सिरों के बीच, जिस पर छोटे गोलाकार कंडक्टर लगे होते हैं, एक बिजली की चिंगारी उछलती है, जो विद्युत चुम्बकीय तरंग का स्रोत है। तरंग इस तरह से फैलती है कि विद्युत क्षेत्र शक्ति वेक्टर उस विमान में दोलन करता है जिसमें कंडक्टर स्थित है।

चित्र 2.14 - हर्ट्ज़ वाइब्रेटर।

यदि एक ही चालक (एंटीना) को उत्सर्जक के समानांतर रखा जाए, तो उसमें लगे आवेश दोलन करेंगे और दुर्बल चिंगारियाँ चालकों के बीच कूद जाएँगी।

हर्ट्ज़ ने एक प्रयोग में विद्युत चुम्बकीय तरंगों की खोज की और उनकी गति को मापा, जो मैक्सवेल द्वारा गणना की गई और c = 3 के बराबर थी। 10 8 मी/से.

एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है, जो बदले में, एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है, अर्थात, एक ऐन्टेना जो किसी एक क्षेत्र को उत्तेजित करता है, एक एकल विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की उपस्थिति का कारण बनता है। इस क्षेत्र का सबसे महत्वपूर्ण गुण यह है कि यह विद्युत चुम्बकीय तरंगों के रूप में फैलता है।

दोषरहित माध्यम में विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रसार वेग माध्यम की अपेक्षाकृत ढांकता हुआ और चुंबकीय पारगम्यता पर निर्भर करता है। हवा के लिए, माध्यम की चुंबकीय पारगम्यता एक के बराबर होती है, इसलिए इस मामले में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रसार की गति प्रकाश की गति के बराबर होती है।

एंटीना एक उच्च आवृत्ति जनरेटर द्वारा संचालित एक ऊर्ध्वाधर तार हो सकता है। जनरेटर कंडक्टर में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की गति को तेज करने के लिए ऊर्जा खर्च करता है, और यह ऊर्जा एक वैकल्पिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र, यानी विद्युत चुम्बकीय तरंगों में परिवर्तित हो जाती है। जनरेटर की वर्तमान आवृत्ति जितनी अधिक होती है, उतनी ही तेजी से विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र बदलता है और तरंग उपचार उतना ही तीव्र होता है।

ऐन्टेना तार से जुड़े दोनों एक विद्युत क्षेत्र हैं, जिनमें से बल की रेखाएं सकारात्मक से शुरू होती हैं और नकारात्मक चार्ज पर समाप्त होती हैं, और एक चुंबकीय क्षेत्र, जिसकी रेखाएं तार की धारा के आसपास होती हैं। दोलन की अवधि जितनी कम होती है, बाध्य क्षेत्रों की ऊर्जा को तार (यानी जनरेटर के लिए) में वापस आने के लिए कम समय रहता है और जितना अधिक यह मुक्त क्षेत्रों में गुजरता है, जो आगे विद्युत चुम्बकीय तरंगों के रूप में फैलता है। वैद्युतचुंबकीय तरंगों का प्रभावी विकिरण तरंगदैर्घ्य और विकिरण करने वाले तार की लंबाई के अनुरूप होने की स्थिति में होता है।

इस प्रकार, यह निर्धारित किया जा सकता है कि रेडियो तरंग- यह एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र है जो उत्सर्जक और चैनल बनाने वाले उपकरणों से जुड़ा नहीं है, 10 -3 से 10 12 हर्ट्ज की आवृत्ति आवृत्ति के साथ तरंग के रूप में अंतरिक्ष में स्वतंत्र रूप से फैलता है।

ऐन्टेना में इलेक्ट्रॉनों के दोलन एक अवधि के साथ समय-समय पर बदलते ईएमएफ के स्रोत द्वारा बनाए जाते हैं टी. यदि किसी समय ऐन्टेना के क्षेत्र का अधिकतम मान होता है, तो थोड़ी देर बाद उसका वही मान होगा टी. इस समय के दौरान, ऐन्टेना पर प्रारंभिक क्षण में मौजूद विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र कुछ दूरी पर चला जाएगा

= (1)

अंतरिक्ष में दो बिंदुओं के बीच की न्यूनतम दूरी जहां क्षेत्र का मान समान होता है, कहलाती है तरंग दैर्ध्य।इस प्रकार है (1), तरंगदैर्घ्य λ इसके प्रसार की गति और एंटीना में इलेक्ट्रॉनों के दोलन की अवधि पर निर्भर करता है। जैसा आवृत्तिवर्तमान एफ = 1 / टी, फिर तरंग दैर्ध्य λ = υ / एफ .

रेडियो लिंक में निम्नलिखित मुख्य भाग शामिल हैं:

ट्रांसमीटर

रिसीवर

वह माध्यम जिसमें रेडियो तरंगें फैलती हैं।

ट्रांसमीटर और रिसीवर रेडियो लिंक के नियंत्रणीय तत्व हैं, क्योंकि ट्रांसमीटर शक्ति को बढ़ाना, अधिक कुशल एंटीना को जोड़ना और रिसीवर की संवेदनशीलता को बढ़ाना संभव है। माध्यम रेडियो लिंक का एक अनियंत्रित तत्व है।

एक रेडियो संचार लाइन और वायर्ड लाइनों के बीच का अंतर यह है कि वायर्ड लाइनें एक कनेक्टिंग लिंक के रूप में तारों या केबलों का उपयोग करती हैं, जो नियंत्रित तत्व हैं (आप उनके विद्युत मापदंडों को बदल सकते हैं)।

यह अंतरिक्ष में विद्युत चुम्बकीय संपर्क के प्रसार की प्रक्रिया है।
विद्युत चुम्बकीय तरंगों का वर्णन मैक्सवेल के समीकरणों द्वारा किया जाता है जो विद्युत चुम्बकीय घटना के लिए सामान्य हैं। अंतरिक्ष में विद्युत आवेशों और धाराओं की अनुपस्थिति में भी, मैक्सवेल के समीकरणों में गैर-शून्य समाधान होते हैं। ये समाधान विद्युत चुम्बकीय तरंगों का वर्णन करते हैं।
आवेशों और धाराओं की अनुपस्थिति में, मैक्सवेल के समीकरण निम्नलिखित रूप लेते हैं:

,

ऑपरेशन रोट को पहले दो समीकरणों पर लागू करके, आप विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की ताकत निर्धारित करने के लिए अलग-अलग समीकरण प्राप्त कर सकते हैं

इन समीकरणों में तरंग समीकरणों का विशिष्ट रूप होता है। उनके decouplings निम्न प्रकार के भावों का सुपरपोजिशन है

कहाँ - एक निश्चित सदिश, जिसे तरंग सदिश कहते हैं, ? - एक संख्या जिसे चक्रीय आवृत्ति कहा जाता है, ? - अवस्था। मात्रा विद्युत चुम्बकीय तरंग के विद्युत और चुंबकीय घटकों के आयाम हैं। वे परस्पर लंबवत हैं और निरपेक्ष मान में समान हैं। प्रस्तुत मात्राओं में से प्रत्येक की भौतिक व्याख्या नीचे दी गई है।
निर्वात में विद्युत चुम्बकीय तरंग प्रकाश की गति कहलाती है। प्रकाश की गति एक मौलिक भौतिक स्थिरांक है, जिसे लैटिन अक्षर c द्वारा दर्शाया जाता है। सापेक्षता के सिद्धांत के मूल सिद्धांत के अनुसार, प्रकाश की गति सूचना हस्तांतरण या शरीर की गति की अधिकतम संभव गति है। यह गति 299,792,458 मीटर/सेकेंड है।
एक विद्युत चुम्बकीय तरंग आवृत्ति द्वारा विशेषता है। लाइन फ्रीक्वेंसी में अंतर बताएं? और चक्रीय आवृत्ति? = 2???. आवृत्ति के आधार पर, विद्युत चुम्बकीय तरंगें वर्णक्रमीय श्रेणियों में से एक से संबंधित होती हैं।
विद्युत चुम्बकीय तरंग की एक अन्य विशेषता तरंग वेक्टर है। तरंग वेक्टर एक विद्युत चुम्बकीय तरंग के प्रसार की दिशा, साथ ही इसकी लंबाई निर्धारित करता है। पवन सदिश के निरपेक्ष मान को वेवनंबर कहा जाता है।
विद्युत चुम्बकीय तरंग की लंबाई? = 2? / क,जहां k तरंग संख्या है।
एक विद्युत चुम्बकीय तरंग की लंबाई फैलाव कानून के माध्यम से आवृत्ति से संबंधित होती है। शून्य में, यह कनेक्शन सरल है:

?? = सी।

इस अनुपात को अक्सर के रूप में लिखा जाता है

? = सी के.

समान आवृत्ति और तरंग वेक्टर वाली विद्युतचुंबकीय तरंगें चरण में भिन्न हो सकती हैं।
एक निर्वात में, विद्युत चुम्बकीय तरंग के विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र के शक्ति वैक्टर आवश्यक रूप से तरंग प्रसार की दिशा के लंबवत होते हैं। ऐसी तरंगों को अनुप्रस्थ तरंगें कहते हैं। गणितीय रूप से, यह समीकरणों द्वारा वर्णित है और . इसके अलावा, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र की ताकतें एक दूसरे के लंबवत होती हैं और अंतरिक्ष में किसी भी बिंदु पर निरपेक्ष मान में हमेशा बराबर होती हैं: ई = एच। यदि आप समन्वय प्रणाली चुनते हैं ताकि z अक्ष प्रसार की दिशा के साथ मेल खाता हो विद्युत चुम्बकीय तरंग की, दिशाओं के लिए दो अलग-अलग संभावनाएं हैं विद्युत क्षेत्र शक्ति वैक्टर। यदि इक्लेक्टिक क्षेत्र को एक्स-अक्ष के साथ निर्देशित किया जाता है, तो चुंबकीय क्षेत्र को वाई-अक्ष के साथ निर्देशित किया जाएगा, और इसके विपरीत। ये दो अलग-अलग संभावनाएं परस्पर अनन्य नहीं हैं और दो अलग-अलग ध्रुवीकरणों के अनुरूप हैं। लहरों के ध्रुवीकरण लेख में इस मुद्दे पर अधिक विस्तार से चर्चा की गई है।
चयनित दृश्य प्रकाश के साथ वर्णक्रमीय श्रेणियां आवृत्ति या तरंग दैर्ध्य (ये मात्रा संबंधित हैं) के आधार पर, विद्युत चुम्बकीय तरंगों को विभिन्न श्रेणियों में वर्गीकृत किया जाता है। विभिन्न श्रेणियों में तरंगें विभिन्न तरीकों से भौतिक निकायों के साथ परस्पर क्रिया करती हैं।
सबसे कम आवृत्ति (या सबसे लंबी तरंग दैर्ध्य) वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगों को कहा जाता है रेडियो रेंज।रेडियो बैंड का उपयोग रेडियो, टेलीविजन, मोबाइल फोन का उपयोग करके दूर से सिग्नल प्रसारित करने के लिए किया जाता है। रडार रेडियो रेंज में काम करता है। विद्युत चुम्बकीय तरंग की लंबाई के आधार पर रेडियो रेंज को मीटर, डिट्समीटर, सेंटीमीटर, मिलीमीटर में विभाजित किया जाता है।
विद्युतचुंबकीय तरंगों के अवरक्त रेंज से संबंधित होने की संभावना है। इन्फ्रारेड रेंज में शरीर का थर्मल विकिरण होता है। इस कंपन का पंजीकरण नाइट विजन उपकरणों के संचालन का आधार है। इन्फ्रारेड तरंगों का उपयोग निकायों में थर्मल कंपन का अध्ययन करने और ठोस, गैसों और तरल पदार्थों की परमाणु संरचना को स्थापित करने में मदद करने के लिए किया जाता है।
400 एनएम से 800 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ विद्युतचुंबकीय विकिरण दृश्य प्रकाश श्रेणी के अंतर्गत आता है। दृश्य प्रकाश में आवृत्ति और तरंग दैर्ध्य के आधार पर अलग-अलग रंग होते हैं।
400 एनएम से कम तरंगदैर्घ्य कहलाते हैं पराबैंगनी।मानव आंख उन्हें अलग नहीं करती है, हालांकि उनके गुण दृश्य सीमा में तरंगों के गुणों से भिन्न नहीं होते हैं। उच्च आवृत्ति, और, परिणामस्वरूप, ऐसे प्रकाश के क्वांटा की ऊर्जा जैविक वस्तुओं पर पराबैंगनी तरंगों के अधिक विनाशकारी प्रभाव की ओर ले जाती है। पृथ्वी की सतह ओजोन परत द्वारा पराबैंगनी तरंगों के हानिकारक प्रभावों से सुरक्षित है। अतिरिक्त सुरक्षा के लिए, प्रकृति ने लोगों को गहरे रंग की त्वचा दी है। हालांकि, मनुष्यों को विटामिन डी का उत्पादन करने के लिए पराबैंगनी किरणों की आवश्यकता होती है। यही कारण है कि उत्तरी अक्षांशों में, जहां पराबैंगनी तरंगों की तीव्रता कम तीव्र होती है, लोगों ने अपनी त्वचा का गहरा रंग खो दिया है।
उच्च आवृत्ति विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं एक्स-रेश्रेणी। उन्हें ऐसा इसलिए कहा जाता है क्योंकि उन्हें रोएंटजेन द्वारा खोजा गया था, जो इलेक्ट्रॉनों के मंदी के दौरान बनने वाले विकिरण का अध्ययन करते हैं। विदेशी साहित्य में ऐसी लहरें कहलाती हैं एक्स-रेरोएंटजेन की इस इच्छा का सम्मान करते हुए कि किरणें उन्हें उनके नाम से न बुलाएं। एक्स-रे तरंगें पदार्थ के साथ कमजोर रूप से बातचीत करती हैं, जहां घनत्व अधिक होता है, वहां अधिक मजबूती से अवशोषित किया जाता है। इस तथ्य का उपयोग एक्स-रे फ्लोरोग्राफी के लिए दवा में किया जाता है। एक्स-रे तरंगों का उपयोग मौलिक विश्लेषण और क्रिस्टलीय निकायों की संरचना के अध्ययन के लिए भी किया जाता है।
उच्चतम आवृत्ति और सबसे छोटी लंबाई है -किरणें।ऐसी किरणें प्राथमिक कणों के बीच परमाणु प्रतिक्रियाओं और प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप बनती हैं। -किरणों का जैविक वस्तुओं पर अत्यधिक विनाशकारी प्रभाव पड़ता है। हालांकि, उनका उपयोग भौतिकी में परमाणु नाभिक की विभिन्न विशेषताओं का अध्ययन करने के लिए किया जाता है।
विद्युत चुम्बकीय तरंग की ऊर्जा विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की ऊर्जाओं के योग से निर्धारित होती है। अंतरिक्ष में एक निश्चित बिंदु पर ऊर्जा घनत्व द्वारा दिया जाता है:

.

समय-औसत ऊर्जा घनत्व के बराबर है।

,

जहाँ E 0 = H 0 तरंग आयाम है।
विद्युत चुम्बकीय तरंग की ऊर्जा प्रवाह घनत्व का बहुत महत्व है। विशेष रूप से, यह प्रकाशिकी में चमकदार प्रवाह को निर्धारित करता है। विद्युत चुम्बकीय तरंग का ऊर्जा प्रवाह घनत्व Umov-Poynting वेक्टर द्वारा दिया जाता है।

एक माध्यम में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रसार में निर्वात में प्रसार की तुलना में कई विशेषताएं होती हैं। ये विशेषताएं माध्यम के गुणों से संबंधित हैं और आम तौर पर विद्युत चुम्बकीय तरंग की आवृत्ति पर निर्भर करती हैं। तरंग के विद्युत और चुंबकीय घटक माध्यम के ध्रुवीकरण और चुंबकीयकरण का कारण बनते हैं। माध्यम की यह प्रतिक्रिया निम्न और उच्च आवृत्तियों के मामले में समान नहीं होती है। विद्युत चुम्बकीय तरंग की कम आवृत्ति पर, पदार्थ के इलेक्ट्रॉनों और आयनों के पास विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की तीव्रता में परिवर्तन का जवाब देने का समय होता है। माध्यम की प्रतिक्रिया तरंगों में अस्थायी उतार-चढ़ाव का पता लगाती है। उच्च आवृत्ति पर, पदार्थ के इलेक्ट्रॉनों और आयनों के पास तरंग क्षेत्रों के दोलन की अवधि के दौरान स्थानांतरित करने का समय नहीं होता है, और इसलिए माध्यम का ध्रुवीकरण और चुंबकीयकरण बहुत कम होता है।
कम आवृत्ति का विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र धातुओं में प्रवेश नहीं करता है, जहां कई मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो इस तरह से विस्थापित होते हैं, विद्युत चुम्बकीय तरंग को पूरी तरह से बुझा देते हैं। एक विद्युत चुम्बकीय तरंग एक निश्चित आवृत्ति से अधिक आवृत्ति पर धातु में प्रवेश करना शुरू कर देती है, जिसे प्लाज्मा आवृत्ति कहा जाता है। प्लाज्मा आवृत्ति से कम आवृत्तियों पर, एक विद्युत चुम्बकीय तरंग धातु की सतह परत में प्रवेश कर सकती है। इस घटना को त्वचा प्रभाव कहा जाता है।
डाइलेक्ट्रिक्स में, विद्युत चुम्बकीय तरंग का फैलाव नियम बदल जाता है। यदि वैद्युतचुंबकीय तरंगें निर्वात में निरंतर आयाम के साथ संचरित होती हैं, तो माध्यम में वे अवशोषण के कारण क्षय हो जाती हैं। इस मामले में, तरंग की ऊर्जा माध्यम के इलेक्ट्रॉनों या आयनों में स्थानांतरित हो जाती है। कुल मिलाकर, चुंबकीय प्रभाव की अनुपस्थिति में फैलाव कानून रूप लेता है

जहां तरंग संख्या k कुल जटिल मात्रा है, जिसका काल्पनिक भाग विद्युत चुम्बकीय तरंग के आयाम में कमी का वर्णन करता है, माध्यम की आवृत्ति-निर्भर जटिल पारगम्यता है।
अनिसोट्रोपिक मीडिया में, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र के वैक्टर की दिशा जरूरी नहीं कि तरंग प्रसार की दिशा के लंबवत हो। हालांकि, विद्युत और चुंबकीय प्रेरण के वैक्टर की दिशा इस संपत्ति को बरकरार रखती है।
एक माध्यम में, कुछ शर्तों के तहत, एक अन्य प्रकार की विद्युत चुम्बकीय तरंग फैल सकती है - एक अनुदैर्ध्य विद्युत चुम्बकीय तरंग, जिसके लिए विद्युत क्षेत्र शक्ति वेक्टर की दिशा तरंग प्रसार की दिशा से मेल खाती है।
बीसवीं शताब्दी की शुरुआत में, एक काले शरीर के विकिरण स्पेक्ट्रम की व्याख्या करने के लिए, मैक्स प्लैंक ने सुझाव दिया कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें क्वांटा द्वारा आवृत्ति के आनुपातिक ऊर्जा के साथ उत्सर्जित होती हैं। कुछ साल बाद, अल्बर्ट आइंस्टीन ने फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की घटना की व्याख्या करते हुए, इस विचार का विस्तार यह मानकर किया कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें उसी क्वांटा द्वारा अवशोषित होती हैं। इस प्रकार, यह स्पष्ट हो गया कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों को कुछ गुणों की विशेषता है जो पहले भौतिक कणों, कणिकाओं के लिए जिम्मेदार थे।
इस विचार को तरंग-कण द्वैत कहा जाता है।

तरंग प्रक्रियाओं के कई पैटर्न प्रकृति में सार्वभौमिक हैं और विभिन्न प्रकृति की तरंगों के लिए समान रूप से मान्य हैं: एक लोचदार माध्यम में यांत्रिक तरंगें, पानी की सतह पर तरंगें, एक फैली हुई स्ट्रिंग में, आदि। विद्युत चुम्बकीय तरंगें, जो प्रसार की प्रक्रिया हैं विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र दोलन, कोई अपवाद नहीं हैं। लेकिन अन्य प्रकार की तरंगों के विपरीत, जो किसी भौतिक माध्यम में फैलती हैं, विद्युत चुम्बकीय तरंगें निर्वात में फैल सकती हैं: विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के प्रसार के लिए किसी भौतिक माध्यम की आवश्यकता नहीं होती है। हालाँकि, विद्युत चुम्बकीय तरंगें न केवल निर्वात में, बल्कि पदार्थ में भी मौजूद हो सकती हैं।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों की भविष्यवाणी।विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का वर्णन करने वाले समीकरणों की अपनी प्रस्तावित प्रणाली के विश्लेषण के परिणामस्वरूप मैक्सवेल द्वारा विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अस्तित्व की सैद्धांतिक रूप से भविष्यवाणी की गई थी। मैक्सवेल ने दिखाया कि निर्वात में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र स्रोतों - आवेशों और धाराओं की अनुपस्थिति में भी मौजूद हो सकता है। स्रोतों के बिना एक क्षेत्र में एक परिमित गति सेमी/सेकेंड पर फैलने वाली तरंगों का रूप होता है, जिसमें अंतरिक्ष में प्रत्येक बिंदु पर समय के प्रत्येक क्षण में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र के वैक्टर एक दूसरे के लंबवत और तरंग की दिशा के लंबवत होते हैं। प्रसार।

प्रयोगात्मक रूप से, मैक्सवेल की मृत्यु के 10 साल बाद ही हर्ट्ज द्वारा विद्युत चुम्बकीय तरंगों की खोज और अध्ययन किया गया था।

खुला थरथानेवाला।यह समझने के लिए कि प्रयोगात्मक रूप से विद्युत चुम्बकीय तरंगें कैसे प्राप्त की जा सकती हैं, आइए हम एक "खुले" ऑसिलेटरी सर्किट पर विचार करें, जिसमें संधारित्र प्लेटों को अलग किया जाता है (चित्र 176) और इसलिए विद्युत क्षेत्र अंतरिक्ष के एक बड़े क्षेत्र पर कब्जा कर लेता है। प्लेटों के बीच की दूरी में वृद्धि के साथ, संधारित्र की समाई सी घट जाती है और थॉमसन सूत्र के अनुसार, प्राकृतिक दोलनों की आवृत्ति बढ़ जाती है। यदि हम प्रारंभ करनेवाला को भी तार के टुकड़े से बदल दें, तो अधिष्ठापन कम हो जाएगा और प्राकृतिक आवृत्ति और भी अधिक बढ़ जाएगी। इस मामले में, न केवल विद्युत, बल्कि चुंबकीय क्षेत्र, जो पहले कुंडल के अंदर संलग्न था, अब इस तार को कवर करने वाले स्थान के एक बड़े क्षेत्र पर कब्जा कर लेगा।

सर्किट में दोलनों की आवृत्ति में वृद्धि, साथ ही इसके रैखिक आयामों में वृद्धि, इस तथ्य की ओर ले जाती है कि प्राकृतिक अवधि

पूरे सर्किट में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के प्रसार समय के साथ दोलनों की तुलना की जा सकती है। इसका मतलब यह है कि इस तरह के एक खुले सर्किट में प्राकृतिक विद्युत चुम्बकीय दोलनों की प्रक्रियाओं को अब अर्ध-स्थिर नहीं माना जा सकता है।

चावल। 176. एक ऑसिलेटिंग सर्किट से एक खुले वाइब्रेटर में संक्रमण

एक ही समय में इसके अलग-अलग स्थानों में वर्तमान ताकत अलग-अलग होती है: सर्किट के सिरों पर यह हमेशा शून्य होता है, और बीच में (जहां कॉइल हुआ करता था) यह अधिकतम आयाम के साथ दोलन करता है।

सीमित मामले में, जब ऑसिलेटरी सर्किट बस एक सीधे तार खंड में बदल गया है, सर्किट के साथ वर्तमान वितरण किसी समय में अंजीर में दिखाया गया है। 177ए जिस समय ऐसे वाइब्रेटर में करंट ताकत अधिकतम होती है, उसे कवर करने वाला चुंबकीय क्षेत्र भी अधिकतम तक पहुंच जाता है, और वाइब्रेटर के पास कोई विद्युत क्षेत्र नहीं होता है। एक चौथाई अवधि के बाद, वर्तमान ताकत गायब हो जाती है, और इसके साथ थरथानेवाला के पास चुंबकीय क्षेत्र; विद्युत आवेश वाइब्रेटर के सिरों के पास केंद्रित होते हैं, और उनके वितरण का रूप अंजीर में दिखाया गया है। 1776. इस समय वाइब्रेटर के पास विद्युत क्षेत्र अधिकतम होता है।

चावल। 177. वर्तमान ताकत के एक खुले थरथानेवाला के साथ वितरण उस समय जब यह अधिकतम (ए) हो, और अवधि के एक चौथाई के बाद शुल्क का वितरण (बी)

आवेश और धारा के ये दोलन, अर्थात, एक खुले थरथानेवाला में विद्युत चुम्बकीय दोलन, यांत्रिक दोलनों के काफी अनुरूप होते हैं जो एक थरथरानवाला वसंत में हो सकते हैं यदि इससे जुड़े बड़े पैमाने को हटा दिया जाए। इस मामले में, वसंत के अलग-अलग हिस्सों के द्रव्यमान को ध्यान में रखना और इसे एक वितरित प्रणाली के रूप में माना जाना चाहिए, जिसमें प्रत्येक तत्व में लोचदार और निष्क्रिय गुण होते हैं। एक खुले विद्युत चुम्बकीय थरथानेवाला के मामले में, इसके प्रत्येक तत्व में भी एक साथ अधिष्ठापन और समाई दोनों होते हैं।

थरथानेवाला के विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र।एक खुले वाइब्रेटर में दोलनों की गैर-अर्ध-स्थिर प्रकृति इस तथ्य की ओर ले जाती है कि वाइब्रेटर से एक निश्चित दूरी पर इसके अलग-अलग वर्गों द्वारा बनाए गए क्षेत्र अब एक दूसरे की भरपाई नहीं करते हैं, जैसा कि "बंद" ऑसिलेटरी सर्किट के मामले में होता है गांठदार पैरामीटर, जहां दोलन अर्ध-स्थिर होते हैं, विद्युत क्षेत्र पूरी तरह से संधारित्र के अंदर केंद्रित होता है, और चुंबकीय - कुंडल के अंदर। विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के इस तरह के स्थानिक पृथक्करण के कारण, वे सीधे एक-दूसरे से संबंधित नहीं हैं: उनका पारस्परिक परिवर्तन केवल सर्किट के साथ-साथ चार्ज ट्रांसफर के कारण होता है।

एक खुले थरथानेवाला पर, जहां विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र अंतरिक्ष में ओवरलैप करते हैं, उनका पारस्परिक प्रभाव होता है: एक बदलते चुंबकीय क्षेत्र एक भंवर विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है, और एक बदलते विद्युत क्षेत्र एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। नतीजतन, वाइब्रेटर से बड़ी दूरी पर मुक्त स्थान में फैलने वाले ऐसे "आत्मनिर्भर" क्षेत्रों का अस्तित्व संभव है। यह वाइब्रेटर द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं।

हर्ट्ज के प्रयोग।वाइब्रेटर, जिसकी मदद से 1888 में जी। हर्ट्ज़ प्रायोगिक रूप से विद्युत चुम्बकीय तरंगें प्राप्त करने वाले पहले व्यक्ति थे, बीच में एक छोटे से हवा के अंतराल के साथ एक सीधा कंडक्टर था (चित्र। 178 ए)। इस अंतराल के लिए धन्यवाद, वाइब्रेटर के दो हिस्सों में महत्वपूर्ण शुल्क लगाया जा सकता है। जब संभावित अंतर एक निश्चित सीमा मूल्य तक पहुंच गया, तो हवा के अंतराल में एक ब्रेकडाउन हुआ (एक चिंगारी कूद गई) और विद्युत आवेश आयनित हवा के माध्यम से वाइब्रेटर के एक आधे हिस्से से दूसरे तक प्रवाहित हो सकते हैं। एक खुले सर्किट में, विद्युत चुम्बकीय दोलन उत्पन्न हुए। तेज़-अल्टरनेटिंग धाराएं केवल वाइब्रेटर में मौजूद हों और पावर स्रोत के पास न हों, चोक वाइब्रेटर और स्रोत के बीच जुड़े हुए थे (चित्र 178a देखें)।

चावल। 178. हर्ट्ज वाइब्रेटर

वाइब्रेटर में उच्च-आवृत्ति कंपन तब तक मौजूद रहते हैं जब तक चिंगारी अपने हिस्सों के बीच के अंतर को बंद कर देती है। वाइब्रेटर में इस तरह के दोलनों का भिगोना मुख्य रूप से प्रतिरोध पर जूल के नुकसान के कारण नहीं होता है (जैसा कि एक बंद ऑसिलेटरी सर्किट में होता है), बल्कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों के विकिरण के कारण होता है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों का पता लगाने के लिए, हर्ट्ज़ ने एक सेकंड (प्राप्त) वाइब्रेटर (चित्र। 1786) का उपयोग किया। उत्सर्जक से आने वाली एक तरंग के एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र की क्रिया के तहत, प्राप्त करने वाले वाइब्रेटर में इलेक्ट्रॉन मजबूर दोलन करते हैं, यानी वाइब्रेटर में तेजी से प्रत्यावर्ती धारा उत्तेजित होती है। यदि प्राप्त करने वाले वाइब्रेटर के आयाम विकिरण वाले के समान होते हैं, तो उनमें प्राकृतिक विद्युत चुम्बकीय दोलनों की आवृत्तियाँ मेल खाती हैं और रिसीविंग वाइब्रेटर में मजबूर दोलन अनुनाद के कारण ध्यान देने योग्य मूल्य तक पहुँच जाते हैं। इन दोलनों का पता हर्ट्ज द्वारा प्राप्त वाइब्रेटर के बीच में एक सूक्ष्म अंतराल में एक चिंगारी के पारित होने या वाइब्रेटर के हिस्सों के बीच जुड़े एक लघु गैस-डिस्चार्ज ट्यूब जी की चमक से लगाया गया था।

हर्ट्ज़ ने न केवल प्रयोगात्मक रूप से विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अस्तित्व को साबित किया, बल्कि पहली बार उनके गुणों का अध्ययन करना शुरू किया - विभिन्न मीडिया में अवशोषण और अपवर्तन, धातु की सतहों से परावर्तन, आदि। प्रयोगात्मक रूप से, विद्युत चुम्बकीय तरंगों की गति को मापना भी संभव था, जो प्रकाश की गति के बराबर निकला।

उनकी खोज से बहुत पहले मापी गई प्रकाश की गति के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंगों की गति का संयोग विद्युत चुम्बकीय तरंगों के साथ प्रकाश की पहचान करने और प्रकाश का एक विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत बनाने के लिए प्रारंभिक बिंदु के रूप में कार्य करता है।

एक विद्युत चुम्बकीय तरंग क्षेत्र के स्रोतों के बिना इस अर्थ में मौजूद है कि इसके उत्सर्जन के बाद, तरंग का विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र स्रोत से जुड़ा नहीं है। इस तरह, एक विद्युत चुम्बकीय तरंग स्थिर विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र से भिन्न होती है, जो स्रोत से अलगाव में मौजूद नहीं होती है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के विकिरण का तंत्र।विद्युत चुम्बकीय तरंगों का विकिरण विद्युत आवेशों के त्वरित संचलन के साथ होता है। जे थॉमसन द्वारा प्रस्तावित निम्नलिखित सरल तर्क का उपयोग करके यह समझना संभव है कि एक बिंदु आवेश के रेडियल कूलम्ब क्षेत्र से एक तरंग का अनुप्रस्थ विद्युत क्षेत्र कैसे उत्पन्न होता है।

चावल। 179. एक स्थिर बिंदु आवेश का क्षेत्र

एक बिंदु आवेश द्वारा निर्मित विद्युत क्षेत्र पर विचार करें। यदि आवेश विरामावस्था में है, तो इसके स्थिरवैद्युत क्षेत्र को आवेश से निकलने वाली रेडियल बल रेखाओं द्वारा दर्शाया जाता है (चित्र 179)। मान लीजिए कि किसी बाहरी बल की क्रिया के तहत आवेश एक त्वरण a के साथ गति करना शुरू कर देता है, और कुछ समय बाद इस बल की क्रिया रुक जाती है, जिससे कि आवेश गति से समान रूप से आगे बढ़ता है। आवेश वेग ग्राफ है चित्र में दिखाया गया है 180.

लंबे समय के बाद, इस चार्ज द्वारा निर्मित विद्युत क्षेत्र की रेखाओं की एक तस्वीर की कल्पना करें। चूंकि विद्युत क्षेत्र प्रकाश की गति से फैलता है c,

तब आवेश की गति के कारण विद्युत क्षेत्र में परिवर्तन त्रिज्या के गोले के बाहर स्थित बिंदुओं तक नहीं पहुँच सका: इस क्षेत्र के बाहर, क्षेत्र वही है जो स्थिर आवेश के साथ था (चित्र। 181)। इस क्षेत्र की ताकत (इकाई की गाऊसी प्रणाली में) के बराबर है

समय के साथ समय के साथ चार्ज की त्वरित गति के कारण विद्युत क्षेत्र में संपूर्ण परिवर्तन मोटाई की एक पतली गोलाकार परत के अंदर होता है, जिसकी बाहरी त्रिज्या बराबर होती है और आंतरिक एक - यह अंजीर में दिखाया गया है। 181. त्रिज्या के गोले के अंदर विद्युत क्षेत्र एकसमान गतिमान आवेश का क्षेत्र है।

चावल। 180. चार्ज दर ग्राफ

चावल। 181. अंजीर में ग्राफ के अनुसार चलने वाले आवेश के विद्युत क्षेत्र की शक्ति की रेखाएँ। 180

चावल। 182. एक त्वरित गतिमान आवेश के विकिरण क्षेत्र की तीव्रता के सूत्र की व्युत्पत्ति के लिए

यदि आवेश की गति प्रकाश c की गति से बहुत कम है, तो समय के समय यह क्षेत्र शुरुआत से दूरी पर स्थित एक स्थिर बिंदु आवेश के क्षेत्र के साथ मेल खाता है (चित्र। 181): आवेश का क्षेत्र धीरे-धीरे एक स्थिर गति से गतिमान इसके साथ चलता है, और समय के साथ आवेश द्वारा तय की गई दूरी, जैसा कि अंजीर से देखा जा सकता है। 180, बराबर माना जा सकता है अगर आर» टी।

बल की रेखाओं की निरंतरता को देखते हुए, गोलाकार परत के अंदर विद्युत क्षेत्र की तस्वीर को खोजना आसान है। ऐसा करने के लिए, आपको बल की संबंधित रेडियल लाइनों (चित्र। 181) को जोड़ने की आवश्यकता है। आवेश की त्वरित गति के कारण बल की रेखाओं में गुत्थी c गति से आवेश से "भाग जाती है"। के बीच बल की रेखाओं में एक गुत्थी

गोले, यह हमारे लिए रुचि का विकिरण क्षेत्र है, जो गति c से फैलता है।

विकिरण क्षेत्र को खोजने के लिए, तीव्रता की रेखाओं में से एक पर विचार करें, जो आवेश गति की दिशा के साथ एक निश्चित कोण बनाती है (चित्र। 182)। हम ब्रेक ई में विद्युत क्षेत्र की ताकत के वेक्टर को दो घटकों में विघटित करते हैं: रेडियल और अनुप्रस्थ। रेडियल घटक चार्ज द्वारा निर्मित इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र की ताकत है जो इससे दूरी पर है:

अनुप्रस्थ घटक त्वरित गति के दौरान आवेश द्वारा उत्सर्जित तरंग में विद्युत क्षेत्र की शक्ति है। चूँकि यह तरंग त्रिज्या के अनुदिश चलती है, सदिश तरंग प्रसार की दिशा के लंबवत है। अंजीर से। 182 से पता चलता है कि

यहाँ (2) से प्रतिस्थापित करने पर, हम पाते हैं

यह देखते हुए कि अनुपात त्वरण a है, जिसके साथ समय अंतराल के दौरान चार्ज 0 से स्थानांतरित हो जाता है, हम इस अभिव्यक्ति को रूप में फिर से लिखते हैं

सबसे पहले, हम इस तथ्य पर ध्यान देते हैं कि तरंग के विद्युत क्षेत्र की ताकत केंद्र से दूरी के साथ विपरीत रूप से घट जाती है, इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र की ताकत के विपरीत, जो दूरी पर इस तरह की निर्भरता के समानुपाती होती है, और उम्मीद की जानी चाहिए अगर हम ऊर्जा के संरक्षण के कानून को ध्यान में रखते हैं। चूँकि जब कोई तरंग निर्वात में फैलती है तो ऊर्जा का अवशोषण नहीं होता है, किसी भी त्रिज्या के गोले से गुजरने वाली ऊर्जा की मात्रा समान होती है। चूँकि किसी गोले का पृष्ठीय क्षेत्रफल उसकी त्रिज्या के वर्ग के समानुपाती होता है, इसलिए उसकी सतह की एक इकाई से होकर जाने वाला ऊर्जा प्रवाह त्रिज्या के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होना चाहिए। यह देखते हुए कि तरंग के विद्युत क्षेत्र का ऊर्जा घनत्व बराबर है, हम यह निष्कर्ष निकालते हैं कि

इसके अलावा, हम ध्यान दें कि समय के समय सूत्र (4) में तरंग की क्षेत्र शक्ति आवेश के त्वरण पर निर्भर करती है और समय के साथ तरंग एक समय के बाद दूरी पर स्थित बिंदु पर पहुंच जाती है। के बराबर

एक दोलन आवेश का विकिरण।आइए अब हम यह मान लें कि मूल के निकट कुछ परिवर्तनशील त्वरण के साथ आवेश हर समय एक सीधी रेखा के साथ चलता है, उदाहरण के लिए, यह हार्मोनिक दोलन करता है। जब तक है, यह लगातार विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन करेगा। निर्देशांक की उत्पत्ति से दूरी पर स्थित एक बिंदु पर तरंग की विद्युत क्षेत्र की ताकत अभी भी सूत्र (4) द्वारा निर्धारित की जाती है, और समय के समय क्षेत्र पहले के क्षण में चार्ज के त्वरण पर निर्भर करता है

मान लें कि आवेश की गति एक निश्चित आयाम A और आवृत्ति w के साथ मूल के निकट एक हार्मोनिक दोलन है:

ऐसी गति के दौरान आवेश का त्वरण व्यंजक द्वारा दिया जाता है

आवेश त्वरण को सूत्र (5) में प्रतिस्थापित करने पर, हम प्राप्त करते हैं

इस तरह की तरंग के पारित होने के दौरान किसी भी बिंदु पर विद्युत क्षेत्र में परिवर्तन एक आवृत्ति के साथ एक हार्मोनिक दोलन है, अर्थात, एक दोलन आवेश एक मोनोक्रोमैटिक तरंग को विकीर्ण करता है। बेशक, सूत्र (8) आवेश दोलनों A के आयाम से अधिक दूरी पर मान्य है।

विद्युत चुम्बकीय तरंग की ऊर्जा।एक आवेश द्वारा उत्सर्जित एकवर्णी तरंग के विद्युत क्षेत्र का ऊर्जा घनत्व सूत्र (8) का उपयोग करके ज्ञात किया जा सकता है:

ऊर्जा घनत्व आवेश दोलन आयाम के वर्ग और आवृत्ति की चौथी शक्ति के समानुपाती होता है।

कोई भी उतार-चढ़ाव ऊर्जा के एक रूप से दूसरे रूप में और इसके विपरीत समय-समय पर संक्रमण से जुड़ा होता है। उदाहरण के लिए, एक यांत्रिक थरथरानवाला के दोलन गतिज ऊर्जा के पारस्परिक परिवर्तन और लोचदार विरूपण की संभावित ऊर्जा के साथ होते हैं। एक सर्किट में विद्युत चुम्बकीय दोलनों का अध्ययन करते समय, हमने देखा कि एक यांत्रिक थरथरानवाला की संभावित ऊर्जा का एनालॉग संधारित्र में विद्युत क्षेत्र की ऊर्जा है, और गतिज ऊर्जा का एनालॉग कुंडल के चुंबकीय क्षेत्र की ऊर्जा है। यह सादृश्य न केवल स्थानीय दोलनों के लिए, बल्कि तरंग प्रक्रियाओं के लिए भी मान्य है।

एक लोचदार माध्यम में यात्रा करने वाली एक मोनोक्रोमैटिक तरंग में, प्रत्येक बिंदु पर गतिज और संभावित ऊर्जा घनत्व दोगुनी आवृत्ति के साथ हार्मोनिक दोलन करते हैं, और इस तरह से उनके मान किसी भी समय मेल खाते हैं। यह एक यात्रा मोनोक्रोमैटिक विद्युत चुम्बकीय तरंग में समान है: विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की ऊर्जा घनत्व, एक आवृत्ति के साथ एक हार्मोनिक दोलन बनाते हुए, किसी भी समय हर बिंदु पर एक दूसरे के बराबर होते हैं।

चुंबकीय क्षेत्र ऊर्जा घनत्व को प्रेरण बी के रूप में निम्नानुसार व्यक्त किया जाता है:

एक यात्रा विद्युत चुम्बकीय तरंग में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की ऊर्जा घनत्व की बराबरी करते हुए, हम आश्वस्त हैं कि इस तरह की लहर में चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण निर्देशांक और समय पर उसी तरह निर्भर करता है जैसे विद्युत क्षेत्र की ताकत। दूसरे शब्दों में, एक यात्रा तरंग में, चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण और विद्युत क्षेत्र की ताकत किसी भी समय किसी भी बिंदु पर एक दूसरे के बराबर होती है (गाऊसी प्रणाली की इकाइयों में):

विद्युत चुम्बकीय तरंग का ऊर्जा प्रवाह।एक यात्रा तरंग में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का कुल ऊर्जा घनत्व विद्युत क्षेत्र (9) के ऊर्जा घनत्व का दोगुना है। तरंग द्वारा किया गया ऊर्जा प्रवाह घनत्व y ऊर्जा घनत्व और तरंग प्रसार वेग के गुणनफल के बराबर है। सूत्र (9) का उपयोग करके, कोई यह देख सकता है कि किसी भी सतह से ऊर्जा प्रवाह आवृत्ति के साथ दोलन करता है। ऊर्जा प्रवाह घनत्व का औसत मान ज्ञात करने के लिए, समय के साथ औसत अभिव्यक्ति (9) आवश्यक है। चूँकि माध्य मान 1/2 है, हमें प्राप्त होता है

चावल। 183. ऊर्जा का कोणीय वितरण" एक दोलन आवेश द्वारा उत्सर्जित होता है

एक तरंग में ऊर्जा प्रवाह घनत्व दिशा पर निर्भर करता है: जिस दिशा में आवेश दोलन होते हैं उस दिशा में कोई ऊर्जा बिल्कुल भी उत्सर्जित नहीं होती है। ऊर्जा की सबसे बड़ी मात्रा इस दिशा के लंबवत समतल में उत्सर्जित होती है। 183. एक आवेश एक अक्ष के अनुदिश दोलन करता है

ऊर्जा दिशा, यानी आरेख इन खंडों के सिरों को जोड़ने वाली एक रेखा दिखाता है।

अंतरिक्ष में दिशाओं में ऊर्जा का वितरण एक सतह की विशेषता है, जो आरेख को अक्ष के चारों ओर घुमाकर प्राप्त किया जाता है

विद्युत चुम्बकीय तरंगों का ध्रुवीकरण।हार्मोनिक दोलनों के दौरान वाइब्रेटर द्वारा उत्पन्न तरंग को मोनोक्रोमैटिक कहा जाता है। एक मोनोक्रोमैटिक तरंग एक निश्चित आवृत्ति और तरंग दैर्ध्य X द्वारा विशेषता है। तरंग दैर्ध्य और आवृत्ति तरंग प्रसार गति c के माध्यम से संबंधित हैं:

निर्वात में एक विद्युत चुम्बकीय तरंग अनुप्रस्थ होती है: तरंग के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की ताकत का वेक्टर, जैसा कि उपरोक्त तर्क से देखा जा सकता है, तरंग प्रसार की दिशा के लंबवत है। आइए अंजीर में अवलोकन बिंदु के माध्यम से आकर्षित करें। 184 गोला मूल पर केंद्रित है, जिसके चारों ओर विकिरण आवेश अक्ष के अनुदिश दोलन करता है। उस पर समांतर और मध्याह्न रेखाएँ खींचिए। फिर तरंग क्षेत्र के वेक्टर ई को मेरिडियन के लिए स्पर्शरेखा रूप से निर्देशित किया जाएगा, और वेक्टर बी वेक्टर ई के लंबवत है और समानांतर के लिए स्पर्शरेखा रूप से निर्देशित है।

इसे सत्यापित करने के लिए, आइए हम एक यात्रा तरंग में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के बीच संबंध पर अधिक विस्तार से विचार करें। तरंग के उत्सर्जन के बाद ये क्षेत्र अब स्रोत से जुड़े नहीं हैं। जब तरंग का विद्युत क्षेत्र बदलता है, तो एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है, जिसके बल की रेखाएँ, जैसा कि हमने विस्थापन धारा के अध्ययन में देखा, विद्युत क्षेत्र के बल की रेखाओं के लंबवत होती हैं। यह बारी-बारी से चुंबकीय क्षेत्र, बदलते हुए, एक भंवर विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति की ओर जाता है, जो इसे उत्पन्न करने वाले चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत है। इस प्रकार, एक तरंग के प्रसार के दौरान, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र एक दूसरे का समर्थन करते हैं, हर समय परस्पर लंबवत रहते हैं। चूंकि एक यात्रा तरंग में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र एक दूसरे के साथ चरण में बदलते हैं, तरंग के तात्कालिक "चित्र" (संचार की दिशा के साथ रेखा के विभिन्न बिंदुओं पर सदिश ई और बी) का रूप अंजीर में दिखाया गया है। 185. ऐसी लहर को रैखिक रूप से ध्रुवीकृत कहा जाता है। एक हार्मोनिक ऑसिलेटिंग चार्ज सभी दिशाओं में रैखिक रूप से ध्रुवीकृत तरंगों को विकीर्ण करता है। किसी भी दिशा में यात्रा करने वाली रैखिक रूप से ध्रुवीकृत तरंग में, वेक्टर E हमेशा एक ही तल में होता है।

चूँकि एक रेखीय विद्युतचुंबकीय वाइब्रेटर में आवेश केवल ऐसी दोलन गति करते हैं, वाइब्रेटर द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय तरंग रैखिक रूप से ध्रुवीकृत होती है। उत्सर्जक वाइब्रेटर के सापेक्ष प्राप्त वाइब्रेटर के उन्मुखीकरण को बदलकर इसे प्रयोगात्मक रूप से सत्यापित करना आसान है।

चावल। 185. एक यात्रा रैखिक रूप से ध्रुवीकृत तरंग में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र

सिग्नल सबसे बड़ा होता है जब प्राप्त करने वाला वाइब्रेटर उत्सर्जक के समानांतर होता है (चित्र 178 देखें)। यदि रिसीविंग वाइब्रेटर को उत्सर्जक वाइब्रेटर के लंबवत घुमाया जाता है, तो सिग्नल गायब हो जाता है। प्राप्त करने वाले वाइब्रेटर में विद्युत दोलन केवल वाइब्रेटर के साथ निर्देशित तरंग के विद्युत क्षेत्र के घटक के कारण दिखाई दे सकते हैं। इसलिए, ऐसा प्रयोग इंगित करता है कि तरंग में विद्युत क्षेत्र विकिरण करने वाले वाइब्रेटर के समानांतर है।

अनुप्रस्थ विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अन्य प्रकार के ध्रुवीकरण भी संभव हैं। यदि, उदाहरण के लिए, वेक्टर ई किसी बिंदु पर तरंग के पारित होने के दौरान समान रूप से प्रसार की दिशा के चारों ओर घूमता है, निरपेक्ष मूल्य में अपरिवर्तित रहता है, तो तरंग को एक वृत्त में गोलाकार या ध्रुवीकृत कहा जाता है। ऐसी विद्युत चुम्बकीय तरंग के विद्युत क्षेत्र का एक त्वरित "चित्र" अंजीर में दिखाया गया है। 186.

चावल। 186. एक यात्रा वृत्ताकार ध्रुवीकृत तरंग में विद्युत क्षेत्र

एक ही आवृत्ति और एक ही दिशा में फैलने वाले आयाम के दो रैखिक रूप से ध्रुवीकृत तरंगों को जोड़कर एक गोलाकार ध्रुवीकृत तरंग प्राप्त की जा सकती है, विद्युत क्षेत्र वैक्टर जिसमें परस्पर लंबवत होते हैं। प्रत्येक तरंग में, प्रत्येक बिंदु पर विद्युत क्षेत्र वेक्टर एक हार्मोनिक दोलन करता है। परिणामी वेक्टर के रोटेशन में परिणाम के लिए इस तरह के परस्पर लंबवत दोलनों के योग के लिए, एक चरण बदलाव आवश्यक है। दूसरे शब्दों में, रैखिक रूप से ध्रुवीकृत तरंगों को जोड़ा जा रहा है जो एक दूसरे के सापेक्ष तरंग दैर्ध्य के एक चौथाई द्वारा स्थानांतरित किया जाना चाहिए।

तरंग गति और प्रकाश दबाव।विद्युत चुम्बकीय तरंग में ऊर्जा के साथ-साथ संवेग भी होता है। यदि एक तरंग को अवशोषित किया जाता है, तो इसका संवेग उस वस्तु में स्थानांतरित हो जाता है जो इसे अवशोषित करती है। इसलिए यह इस प्रकार है कि अवशोषण के दौरान, विद्युत चुम्बकीय तरंग अवरोध पर दबाव डालती है। तरंग दाब की उत्पत्ति और इस दाब के मान को निम्नानुसार समझाया जा सकता है।

एक सीधी रेखा में निर्देशित। तब आवेश P द्वारा अवशोषित शक्ति के बराबर होती है

हम मानते हैं कि आपतित तरंग की सारी ऊर्जा अवरोध द्वारा अवशोषित कर ली जाती है। चूंकि तरंग प्रति इकाई समय में बाधा सतह के प्रति इकाई क्षेत्र में ऊर्जा लाती है, सामान्य घटना पर तरंग द्वारा लगाया गया दबाव तरंग के ऊर्जा घनत्व के बराबर होता है अवशोषित विद्युत चुम्बकीय तरंग का दबाव बल प्रति इकाई अवरोध को प्रदान करता है समय एक आवेग के बराबर, सूत्र (15) के अनुसार, अवशोषित ऊर्जा को प्रकाश की गति से विभाजित किया जाता है। और इसका मतलब है कि अवशोषित विद्युत चुम्बकीय तरंग में एक गति होती है, जो प्रकाश की गति से विभाजित ऊर्जा के बराबर होती है।

पी एन लेबेदेव ने पहली बार अत्यंत सूक्ष्म प्रयोगों में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के दबाव की खोज 1900 में की थी।

एक बंद दोलन सर्किट में अर्ध-स्थिर विद्युत चुम्बकीय दोलन एक खुले थरथानेवाला में उच्च-आवृत्ति दोलनों से कैसे भिन्न होते हैं? मुझे एक यांत्रिक सादृश्य दें।

स्पष्ट करें कि विद्युत चुम्बकीय अर्ध-स्थिर दोलनों के दौरान एक बंद सर्किट में विद्युत चुम्बकीय तरंगें विकीर्ण क्यों नहीं होती हैं। एक खुले थरथानेवाला में विद्युत चुम्बकीय दोलनों के दौरान विकिरण क्यों होता है?

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समझाइए कि किस प्रकार एक विद्युत आवेश के त्वरित संचलन के साथ, एक अनुदैर्ध्य इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र उसके द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय तरंग के अनुप्रस्थ विद्युत क्षेत्र में बदल जाता है।

ऊर्जा के आधार पर, दिखाएँ कि वाइब्रेटर द्वारा उत्सर्जित गोलाकार तरंग की विद्युत क्षेत्र की ताकत 1 1r (इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र के विपरीत) के रूप में घट जाती है।

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बैरियर पर विद्युत चुम्बकीय तरंग दबाव बल की घटना में लोरेंत्ज़ बल की भूमिका की व्याख्या करें।

), जो विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का वर्णन करता है, सैद्धांतिक रूप से दिखाया गया है कि निर्वात में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र स्रोतों - आवेशों और धाराओं की अनुपस्थिति में भी मौजूद हो सकता है। स्रोतों के बिना एक क्षेत्र में परिमित गति से फैलने वाली तरंगों का रूप होता है, जो निर्वात में प्रकाश की गति के बराबर होती है: साथ= 299792458 ± 1.2 मी/से. पहले मापी गई प्रकाश की गति के साथ निर्वात में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रसार की गति के संयोग ने मैक्सवेल को यह निष्कर्ष निकालने की अनुमति दी कि प्रकाश विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं। इस निष्कर्ष ने बाद में प्रकाश के विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत का आधार बनाया।

1888 में, जी हर्ट्ज के प्रयोगों में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के सिद्धांत को प्रयोगात्मक पुष्टि मिली। एक उच्च वोल्टेज स्रोत और वाइब्रेटर (हर्ट्ज वाइब्रेटर देखें) का उपयोग करते हुए, हर्ट्ज एक विद्युत चुम्बकीय तरंग के प्रसार की गति और इसकी लंबाई को निर्धारित करने के लिए सूक्ष्म प्रयोग करने में सक्षम था। यह प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि की गई थी कि विद्युत चुम्बकीय तरंग के प्रसार की गति प्रकाश की गति के बराबर होती है, जो प्रकाश की विद्युत चुम्बकीय प्रकृति को साबित करती है।