2. Jelaskan pengalaman Hertz dalam mendeteksi gelombang elektromagnetik
Dalam percobaan Hertz, sumber gangguan elektromagnetik adalah osilasi elektromagnetik yang muncul dalam vibrator (penghantar dengan celah udara di tengah). Tegangan tinggi diterapkan ke celah ini, itu menyebabkan pelepasan percikan. Setelah beberapa saat, pelepasan percikan muncul di resonator (vibrator analog). Percikan paling kuat muncul di resonator, yang terletak sejajar dengan vibrator.3. Jelaskan hasil percobaan Hertz dengan menggunakan teori Maxwell. Mengapa gelombang elektromagnetik bersifat transversal?
Arus melalui celah pelepasan menciptakan induksi di sekitarnya, fluks magnet meningkat, dan arus perpindahan induktif terjadi. Tegangan pada titik 1 (Gbr. 155, b dari buku teks) diarahkan berlawanan arah jarum jam pada bidang gambar, pada titik 2 arus diarahkan ke atas dan menyebabkan induksi pada titik 3, tegangan diarahkan ke atas. Jika besarnya tegangan cukup untuk gangguan listrik udara di celah, maka percikan terjadi dan arus mengalir di resonator.Karena arah vektor induksi medan magnet dan kuat medan listrik saling tegak lurus dan terhadap arah gelombang.
4. Mengapa radiasi gelombang elektromagnetik terjadi selama pergerakan muatan listrik yang dipercepat? Bagaimana kekuatan medan listrik dalam gelombang elektromagnetik yang terpancar bergantung pada percepatan partikel bermuatan yang memancar?
Kekuatan arus sebanding dengan kecepatan gerakan partikel bermuatan, sehingga gelombang elektromagnetik hanya terjadi jika kecepatan gerakan partikel ini bergantung pada waktu. Intensitas gelombang elektromagnetik yang dipancarkan berbanding lurus dengan percepatan partikel bermuatan yang dipancarkan.5. Bagaimana rapat energi medan elektromagnetik bergantung pada kekuatan medan listrik?
Kerapatan energi medan elektromagnetik berbanding lurus dengan kuadrat kuat medan listrik.Pada tahun 1864, James Clerk Maxwell meramalkan kemungkinan adanya gelombang elektromagnetik di ruang angkasa. Dia mengajukan pernyataan ini berdasarkan kesimpulan yang muncul dari analisis semua data eksperimen yang diketahui pada waktu itu tentang listrik dan magnet.
Maxwell secara matematis menyatukan hukum elektrodinamika, menghubungkan fenomena listrik dan magnet, dan dengan demikian sampai pada kesimpulan bahwa medan listrik dan magnet yang berubah dari waktu ke waktu menimbulkan satu sama lain.
Awalnya, ia menekankan fakta bahwa hubungan antara fenomena magnet dan listrik tidak simetris, dan memperkenalkan istilah "medan listrik pusaran", menawarkan penjelasannya sendiri yang benar-benar baru untuk fenomena induksi elektromagnetik yang ditemukan oleh Faraday: "setiap perubahan dalam medan magnet menyebabkan munculnya ruang di sekitarnya dari medan listrik pusaran yang memiliki garis-garis gaya tertutup.
Adil, menurut Maxwell, adalah pernyataan sebaliknya bahwa "medan listrik yang berubah menimbulkan medan magnet di ruang sekitarnya", tetapi pernyataan ini pada mulanya tetap hanya hipotesis.
Maxwell menuliskan sistem persamaan matematika yang secara konsisten menggambarkan hukum transformasi timbal balik medan magnet dan listrik, persamaan ini kemudian menjadi persamaan dasar elektrodinamika, dan dikenal sebagai "persamaan Maxwell" untuk menghormati ilmuwan besar yang menuliskannya. . Hipotesis Maxwell, berdasarkan persamaan tertulis, memiliki beberapa kesimpulan yang sangat penting untuk sains dan teknologi, yang diberikan di bawah ini.
Gelombang elektromagnetik benar-benar ada
Di ruang angkasa, gelombang elektromagnetik transversal bisa ada, yang merambat dari waktu ke waktu. Fakta bahwa gelombang transversal ditunjukkan oleh fakta bahwa vektor induksi magnet B dan kuat medan listrik E saling tegak lurus dan keduanya terletak pada bidang yang tegak lurus terhadap arah rambat gelombang elektromagnetik.
Kecepatan rambat gelombang elektromagnetik dalam suatu zat terbatas, dan ditentukan oleh sifat listrik dan magnetik zat yang dilalui gelombang tersebut. Dalam hal ini, panjang gelombang sinusoidal berhubungan dengan kecepatan dengan hubungan eksak tertentu = / f, dan bergantung pada frekuensi f dari osilasi medan. Kecepatan c gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa adalah salah satu konstanta fisik dasar - kecepatan cahaya dalam ruang hampa.
Karena Maxwell menyatakan terbatasnya kecepatan rambat gelombang elektromagnetik, ini menciptakan kontradiksi antara hipotesisnya dan teori jarak jauh yang diterima pada waktu itu, yang menurutnya kecepatan rambat gelombang seharusnya tidak terbatas. Oleh karena itu teori Maxwell disebut teori aksi jarak pendek.
Dalam gelombang elektromagnetik, transformasi medan listrik dan medan magnet satu sama lain terjadi secara bersamaan, oleh karena itu kerapatan volumetrik energi magnetik dan energi listrik adalah sama satu sama lain. Oleh karena itu, pernyataan benar bahwa modul kuat medan listrik dan induksi medan magnet saling berhubungan pada setiap titik dalam ruang dengan hubungan sebagai berikut:
Gelombang elektromagnetik dalam proses perambatannya menciptakan aliran energi elektromagnetik, dan jika kita mempertimbangkan area pada bidang yang tegak lurus dengan arah rambat gelombang, maka dalam waktu singkat sejumlah energi elektromagnetik akan bergerak melaluinya. Kerapatan fluks energi elektromagnetik adalah jumlah energi yang dibawa oleh gelombang elektromagnetik melalui permukaan suatu satuan luas per satuan waktu. Dengan mengganti nilai kecepatan, serta energi magnet dan listrik, kita dapat memperoleh ekspresi untuk kerapatan fluks dalam besaran E dan B.
Karena arah rambat energi gelombang bertepatan dengan arah kecepatan rambat gelombang, fluks energi yang merambat dalam gelombang elektromagnetik dapat ditentukan menggunakan vektor yang diarahkan dengan cara yang sama seperti kecepatan rambat gelombang. Vektor ini disebut "vektor Poynting" - untuk menghormati fisikawan Inggris Henry Poynting, yang pada tahun 1884 mengembangkan teori propagasi aliran energi medan elektromagnetik. Kerapatan fluks energi gelombang diukur dalam W/sq.m.
Ketika medan listrik bekerja pada suatu zat, arus kecil muncul di dalamnya, yang merupakan gerakan teratur partikel bermuatan listrik. Arus dalam medan magnet gelombang elektromagnetik ini dikenai aksi gaya Ampere, yang diarahkan jauh ke dalam zat. gaya Ampere dan menghasilkan tekanan sebagai hasilnya.
Fenomena ini kemudian, pada tahun 1900, diselidiki dan dikonfirmasi secara eksperimental oleh fisikawan Rusia Pyotr Nikolaevich Lebedev, yang karya eksperimentalnya sangat penting untuk mengkonfirmasi teori elektromagnetisme Maxwell dan penerimaan serta persetujuannya di masa depan.
Fakta bahwa gelombang elektromagnetik memberikan tekanan memungkinkan untuk menilai keberadaan impuls mekanis dalam medan elektromagnetik, yang dapat dinyatakan untuk satuan volume dalam hal kerapatan volumetrik energi elektromagnetik dan kecepatan rambat gelombang dalam ruang hampa:
Karena momentum dikaitkan dengan pergerakan massa, konsep seperti massa elektromagnetik dapat diperkenalkan, dan kemudian untuk volume satuan rasio ini (sesuai dengan SRT) akan mengambil karakter hukum alam universal, dan akan menjadi berlaku untuk badan material apa pun, terlepas dari bentuk materinya. Dan medan elektromagnetik kemudian mirip dengan benda material - ia memiliki energi W, massa m, momentum p dan kecepatan rambat terbatas v. Artinya, medan elektromagnetik adalah salah satu bentuk materi yang benar-benar ada di alam.
Untuk pertama kalinya pada tahun 1888, Heinrich Hertz secara eksperimental mengkonfirmasi teori elektromagnetik Maxwell. Dia secara empiris membuktikan realitas gelombang elektromagnetik dan mempelajari sifat-sifatnya seperti pembiasan dan penyerapan di berbagai media, serta pemantulan gelombang dari permukaan logam.
Hertz mengukur panjang gelombang, dan menunjukkan bahwa kecepatan rambat gelombang elektromagnetik sama dengan kecepatan cahaya. Karya eksperimental Hertz adalah langkah terakhir menuju pengakuan teori elektromagnetik Maxwell. Tujuh tahun kemudian, pada tahun 1895, fisikawan Rusia Alexander Stepanovich Popov menggunakan gelombang elektromagnetik untuk menciptakan komunikasi nirkabel.
Di sirkuit DC, muatan bergerak dengan kecepatan konstan, dan gelombang elektromagnetik dalam hal ini tidak terpancar ke luar angkasa. Agar radiasi terjadi, perlu menggunakan antena di mana arus bolak-balik, yaitu arus yang dengan cepat mengubah arahnya, tereksitasi.
Dalam bentuknya yang paling sederhana, dipol listrik berukuran kecil cocok untuk memancarkan gelombang elektromagnetik, di mana momen dipol akan berubah dengan cepat seiring waktu. Dipol semacam itu yang sekarang disebut "dipol Hertzian", yang ukurannya beberapa kali lebih kecil dari panjang gelombang yang dipancarkannya.
Ketika dipancarkan oleh dipol Hertzian, fluks maksimum energi elektromagnetik jatuh pada bidang yang tegak lurus terhadap sumbu dipol. Tidak ada energi elektromagnetik yang dipancarkan sepanjang sumbu dipol. Dalam eksperimen Hertz yang paling penting, dipol dasar digunakan baik untuk memancarkan dan menerima gelombang elektromagnetik, dan keberadaan gelombang elektromagnetik telah dibuktikan.
M. Faraday memperkenalkan konsep medan:
medan elektrostatik di sekitar muatan yang diam
disekitar muatan yang bergerak (arus) terdapat medan magnet.
Pada tahun 1830, M. Faraday menemukan fenomena induksi elektromagnetik: ketika medan magnet berubah, medan listrik pusaran muncul.
Gambar 2.7 - Medan listrik pusaran
di mana, 
- vektor kekuatan medan listrik, 
- vektor induksi magnet.
Medan magnet bolak-balik menciptakan medan listrik pusaran.
Pada tahun 1862 D.K. Maxwell mengajukan hipotesis: ketika medan listrik berubah, medan magnet pusaran muncul.
Gagasan tentang medan elektromagnetik tunggal muncul.
Gambar 2.8 - Medan elektromagnetik terpadu.
Medan listrik bolak-balik menciptakan medan magnet pusaran.
Medan elektromagnetik- ini adalah bentuk khusus materi - kombinasi medan listrik dan magnet. Medan listrik dan magnet variabel ada secara bersamaan dan membentuk medan elektromagnetik tunggal. Ini adalah bahan:
Itu memanifestasikan dirinya dalam tindakan pada muatan istirahat dan bergerak;
Itu menyebar dengan kecepatan tinggi tetapi terbatas;
Itu ada secara independen dari keinginan dan keinginan kita.
Pada tingkat muatan nol, hanya ada medan listrik. Pada tingkat muatan konstan, medan elektromagnetik dihasilkan.
Dengan pergerakan muatan yang dipercepat, gelombang elektromagnetik dipancarkan, yang merambat di ruang angkasa dengan kecepatan terbatas .
Perkembangan gagasan gelombang elektromagnetik adalah milik Maxwell, tetapi Faraday sudah tahu tentang keberadaannya, meskipun ia takut untuk menerbitkan karyanya (dibaca lebih dari 100 tahun setelah kematiannya).
Kondisi utama munculnya gelombang elektromagnetik adalah pergerakan muatan listrik yang dipercepat.
Apa itu gelombang elektromagnetik, mudah untuk membayangkan contoh berikut. Jika Anda melempar kerikil ke permukaan air, maka gelombang divergen dalam lingkaran terbentuk di permukaan. Mereka bergerak dari sumber kemunculannya (gangguan) dengan kecepatan rambat tertentu. Untuk gelombang elektromagnetik, gangguan adalah medan listrik dan magnet yang bergerak di ruang angkasa. Medan elektromagnetik yang berubah terhadap waktu pasti menyebabkan medan magnet bolak-balik, dan sebaliknya. Bidang-bidang ini saling berhubungan.
Sumber utama spektrum gelombang elektromagnetik adalah bintang Matahari. Bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik terlihat oleh mata manusia. Spektrum ini terletak dalam 380...780 nm (Gbr. 2.1). Dalam spektrum yang terlihat, mata merasakan cahaya secara berbeda. Osilasi elektromagnetik dengan panjang gelombang yang berbeda menyebabkan sensasi cahaya dengan warna yang berbeda.
Gambar 2.9 - Spektrum gelombang elektromagnetik
Bagian dari spektrum gelombang elektromagnetik digunakan untuk keperluan penyiaran dan komunikasi radio dan televisi. Sumber gelombang elektromagnetik adalah kawat (antena) di mana muatan listrik berfluktuasi. Proses pembentukan medan, yang dimulai di dekat kawat, secara bertahap, titik demi titik, menangkap seluruh ruang. Semakin tinggi frekuensi arus bolak-balik yang melewati kawat dan menghasilkan medan listrik atau magnet, semakin kuat gelombang radio dengan panjang tertentu yang diciptakan oleh kawat.
Radio(lat. radio - memancarkan, memancarkan sinar radius - balok) - jenis komunikasi nirkabel di mana gelombang radio yang merambat bebas di ruang angkasa digunakan sebagai pembawa sinyal.
gelombang radio(dari radio...), gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang > 500 m (frekuensi< 6×10 12 Гц).
Gelombang radio adalah medan listrik dan magnet yang berubah seiring waktu. Kecepatan rambat gelombang radio di ruang bebas adalah 300.000 km/s. Berdasarkan ini, Anda dapat menentukan panjang gelombang radio (m).
=300/f, dimana f - frekuensi (MHz)
Getaran suara dari udara yang dihasilkan selama percakapan telepon diubah oleh mikrofon menjadi getaran listrik frekuensi suara, yang ditransmisikan melalui kabel ke peralatan pelanggan. Di sana, di ujung lain saluran, dengan bantuan emitor telepon, getaran tersebut diubah menjadi getaran udara yang dirasakan oleh pelanggan sebagai suara. Dalam telepon, alat komunikasi adalah kabel; dalam penyiaran radio, gelombang radio.
"Jantung" pemancar stasiun radio mana pun adalah generator - perangkat yang menghasilkan osilasi frekuensi tinggi, tetapi sangat konstan untuk stasiun radio tertentu. Osilasi frekuensi radio ini, diperkuat dengan daya yang diperlukan, memasuki antena dan membangkitkan osilasi elektromagnetik di ruang sekitarnya dengan frekuensi yang persis sama - gelombang radio. Kecepatan pemindahan gelombang radio dari antena stasiun radio sama dengan kecepatan cahaya: 300.000 km / s, yang hampir satu juta kali lebih cepat daripada perambatan suara di udara. Ini berarti bahwa jika pemancar dihidupkan pada saat tertentu di Stasiun Penyiaran Moskow, maka gelombang radionya akan mencapai Vladivostok dalam waktu kurang dari 1/30 detik, dan suara selama waktu ini hanya akan memiliki waktu untuk merambat 10- 11 m.
Gelombang radio merambat tidak hanya di udara, tetapi juga di tempat yang tidak ada, misalnya di luar angkasa. Dalam hal ini mereka berbeda dari gelombang suara, di mana udara atau media padat lainnya, seperti air, mutlak diperlukan.
gelombang elektromagnetik
adalah medan elektromagnetik yang merambat di ruang angkasa (osilasi vektor 
). Dekat muatan, medan listrik dan magnet berubah dengan pergeseran fasa p/2.
Gambar 2.10 - Medan elektromagnetik terpadu.
Pada jarak yang jauh dari muatan, medan listrik dan magnet berubah fase.
Gambar 2.11 - Perubahan fase dalam medan listrik dan magnet.
Gelombang elektromagnetik bersifat transversal.
Arah kecepatan gelombang elektromagnetik bertepatan dengan arah gerakan sekrup kanan saat memutar pegangan gimlet vektor 
ke vektor 
.
Gambar 2.12 - Gelombang elektromagnetik.
Selain itu, dalam gelombang elektromagnetik, hubungan 
, di mana c adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa.
Maxwell secara teoritis menghitung energi dan kecepatan gelombang elektromagnetik.
Dengan demikian, energi gelombang berbanding lurus dengan pangkat empat frekuensi. Ini berarti bahwa untuk lebih mudah memperbaiki gelombang, perlu frekuensi tinggi.
Gelombang elektromagnetik ditemukan oleh G. Hertz (1887).
Sirkuit osilasi tertutup tidak memancarkan gelombang elektromagnetik: semua energi medan listrik kapasitor diubah menjadi energi medan magnet kumparan. Frekuensi osilasi ditentukan oleh parameter rangkaian osilasi: 
.
Gambar 2.13 - Rangkaian osilasi.
Untuk meningkatkan frekuensi, perlu untuk mengurangi L dan C, yaitu. putar kumparan menjadi kawat lurus dan, sebagai 
, kurangi luas pelat dan sebarkan ke jarak maksimum. Ini menunjukkan bahwa kita mendapatkan, pada dasarnya, konduktor lurus.
Perangkat semacam itu disebut vibrator Hertz. Bagian tengah dipotong dan dihubungkan ke trafo frekuensi tinggi. Di antara ujung kabel, di mana konduktor bola kecil dipasang, percikan listrik melompat, yang merupakan sumber gelombang elektromagnetik. Gelombang merambat sedemikian rupa sehingga vektor kuat medan listrik berosilasi pada bidang di mana konduktor berada.
Gambar 2.14 - Vibrator Hertz.
Jika konduktor (antena) yang sama ditempatkan sejajar dengan emitor, maka muatan di dalamnya akan berosilasi dan percikan api lemah akan melompat di antara konduktor.
Hertz menemukan gelombang elektromagnetik dalam sebuah eksperimen dan mengukur kecepatannya, yang bertepatan dengan yang dihitung oleh Maxwell dan sama dengan c=3. 10 8 m/s.
Medan listrik bolak-balik menghasilkan medan magnet bolak-balik, yang, pada gilirannya, menghasilkan medan listrik bolak-balik, yaitu antena yang menggairahkan salah satu medan menyebabkan munculnya medan elektromagnetik tunggal. Sifat paling penting dari medan ini adalah bahwa ia merambat dalam bentuk gelombang elektromagnetik.
Kecepatan rambat gelombang elektromagnetik dalam media lossless tergantung pada permeabilitas relatif dielektrik dan magnetik media. Untuk udara, permeabilitas magnetik medium sama dengan satu, oleh karena itu, kecepatan rambat gelombang elektromagnetik dalam hal ini sama dengan kecepatan cahaya.
Antena dapat berupa kabel vertikal yang ditenagai oleh generator frekuensi tinggi. Generator mengeluarkan energi untuk mempercepat pergerakan elektron bebas dalam konduktor, dan energi ini diubah menjadi medan elektromagnetik bolak-balik, yaitu gelombang elektromagnetik. Semakin tinggi frekuensi arus generator, semakin cepat medan elektromagnetik berubah dan semakin intens penyembuhan gelombang.
Terhubung ke kabel antena keduanya adalah medan listrik, garis-garis gaya yang dimulai pada muatan positif dan berakhir pada muatan negatif, dan medan magnet, garis-garis yang menutup di sekitar arus kabel. Semakin pendek periode osilasi, semakin sedikit waktu yang tersisa untuk energi medan terikat untuk kembali ke kawat (yaitu, ke generator) dan semakin banyak melewati medan bebas, yang merambat lebih jauh dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Radiasi efektif gelombang elektromagnetik terjadi di bawah kondisi kesepadanan panjang gelombang dan panjang kawat yang memancar.
Dengan demikian, dapat ditentukan bahwa gelombang radio- ini adalah medan elektromagnetik yang tidak terkait dengan pemancar dan perangkat pembentuk saluran, yang merambat secara bebas di ruang angkasa dalam bentuk gelombang dengan frekuensi osilasi 10 -3 hingga 10 12 Hz.
Osilasi elektron di antena dibuat oleh sumber EMF yang berubah secara berkala dengan periode T. Jika suatu saat medan pada antena memiliki nilai maksimum, maka akan memiliki nilai yang sama setelah beberapa saat T. Selama waktu ini, medan elektromagnetik yang ada pada saat awal di antena akan bergerak ke kejauhan
= (1)
Jarak minimum antara dua titik dalam ruang di mana medan memiliki nilai yang sama disebut panjang gelombang. Sebagai berikut dari (1), panjang gelombang λ tergantung pada kecepatan rambatnya dan periode osilasi elektron dalam antena. Sebagai frekuensi saat ini f = 1 / T, maka panjang gelombang λ = υ / f .
Tautan radio mencakup bagian utama berikut:
Pemancar
Penerima
Media tempat gelombang radio merambat.
Pemancar dan penerima adalah elemen tautan radio yang dapat dikontrol, karena dimungkinkan untuk meningkatkan daya pemancar, menghubungkan antena yang lebih efisien, dan meningkatkan sensitivitas penerima. Media adalah elemen yang tidak terkontrol dari radio link.
Perbedaan antara saluran komunikasi radio dan saluran kabel adalah bahwa saluran kabel menggunakan kabel atau kabel sebagai penghubung, yang merupakan elemen yang dikendalikan (Anda dapat mengubah parameter listriknya).
Banyak pola proses gelombang bersifat universal dan sama-sama berlaku untuk gelombang dengan berbagai sifat: gelombang mekanik dalam medium elastis, gelombang di permukaan air, pada tali yang diregangkan, dll. Gelombang elektromagnetik, yang merupakan proses perambatan gelombang osilasi medan elektromagnetik, tidak terkecuali. Tetapi tidak seperti jenis gelombang lainnya, yang merambat di beberapa media material, gelombang elektromagnetik dapat merambat dalam ruang hampa: tidak ada media material yang diperlukan untuk propagasi medan listrik dan magnet. Namun, gelombang elektromagnetik dapat eksis tidak hanya dalam ruang hampa, tetapi juga dalam materi.
Prediksi gelombang elektromagnetik. Keberadaan gelombang elektromagnetik secara teoritis diprediksi oleh Maxwell sebagai hasil dari analisis sistem persamaan yang diusulkannya yang menggambarkan medan elektromagnetik. Maxwell menunjukkan bahwa medan elektromagnetik dalam ruang hampa dapat eksis bahkan tanpa adanya sumber - muatan dan arus. Medan tanpa sumber memiliki bentuk gelombang yang merambat dengan kecepatan terbatas cm/s, di mana vektor-vektor medan listrik dan magnet pada setiap momen waktu di setiap titik dalam ruang saling tegak lurus dan tegak lurus terhadap arah gelombang. perambatan.
Secara eksperimental, gelombang elektromagnetik ditemukan dan dipelajari oleh Hertz hanya 10 tahun setelah kematian Maxwell.
vibrator terbuka. Untuk memahami bagaimana gelombang elektromagnetik dapat diperoleh secara eksperimental, mari kita pertimbangkan rangkaian osilasi "terbuka", di mana pelat kapasitor dipindahkan terpisah (Gbr. 176) dan oleh karena itu medan listrik menempati area yang luas. Dengan peningkatan jarak antara pelat, kapasitansi C kapasitor berkurang dan, sesuai dengan rumus Thomson, frekuensi osilasi alami meningkat. Jika kita juga mengganti induktor dengan seutas kawat, maka induktansi akan berkurang dan frekuensi alami akan semakin meningkat. Dalam hal ini, tidak hanya listrik, tetapi juga medan magnet, yang sebelumnya tertutup di dalam kumparan, sekarang akan menempati area yang luas dari ruang yang menutupi kawat ini.
Peningkatan frekuensi osilasi dalam rangkaian, serta peningkatan dimensi liniernya, mengarah pada fakta bahwa periode alami
osilasi menjadi sebanding dengan waktu propagasi medan elektromagnetik di sepanjang seluruh rangkaian. Ini berarti bahwa proses osilasi elektromagnetik alami dalam rangkaian terbuka seperti itu tidak dapat lagi dianggap quasi-stasioner.
Beras. 176. Transisi dari rangkaian osilasi ke vibrator terbuka
Kekuatan arus di tempat yang berbeda pada saat yang sama berbeda: di ujung sirkuit selalu nol, dan di tengah (di mana koil dulu) berosilasi dengan amplitudo maksimum.
Dalam kasus pembatas, ketika rangkaian osilasi telah berubah menjadi segmen kawat lurus, distribusi arus sepanjang rangkaian pada beberapa titik waktu ditunjukkan pada Gambar. 177a. Pada saat kekuatan arus dalam vibrator seperti itu maksimum, medan magnet yang menutupinya juga mencapai maksimum, dan tidak ada medan listrik di dekat vibrator. Setelah seperempat periode, kekuatan arus menghilang, dan dengan itu medan magnet di dekat vibrator; muatan listrik terkonsentrasi di dekat ujung vibrator, dan distribusinya memiliki bentuk yang ditunjukkan pada Gambar. 1776. Medan listrik di dekat vibrator saat ini adalah maksimum.
Beras. 177. Distribusi sepanjang vibrator terbuka dari kekuatan arus pada saat maksimum (a), dan distribusi muatan setelah seperempat periode (b)
Osilasi muatan dan arus ini, yaitu, osilasi elektromagnetik dalam vibrator terbuka, cukup analog dengan osilasi mekanis yang dapat terjadi pada pegas osilator jika benda masif yang menempel padanya dilepas. Dalam hal ini, perlu untuk memperhitungkan massa masing-masing bagian pegas dan menganggapnya sebagai sistem terdistribusi, di mana setiap elemen memiliki sifat elastis dan inert. Dalam kasus vibrator elektromagnetik terbuka, masing-masing elemennya juga secara bersamaan memiliki induktansi dan kapasitansi.
Medan listrik dan magnet vibrator. Sifat osilasi non-kuasi-stasioner dalam vibrator terbuka mengarah pada fakta bahwa medan yang dibuat oleh masing-masing bagian pada jarak tertentu dari vibrator tidak lagi mengkompensasi satu sama lain, seperti halnya sirkuit osilasi "tertutup" dengan parameter disamakan, di mana osilasi kuasi-stasioner, medan listrik sepenuhnya terkonsentrasi di dalam kapasitor, dan magnet - di dalam koil. Karena pemisahan spasial medan listrik dan magnet, mereka tidak terkait langsung satu sama lain: transformasi timbal balik mereka hanya disebabkan oleh transfer arus - muatan di sepanjang sirkuit.
Pada vibrator terbuka, di mana medan listrik dan magnet tumpang tindih di ruang angkasa, pengaruh timbal balik mereka terjadi: medan magnet yang berubah menghasilkan medan listrik pusaran, dan medan listrik yang berubah menghasilkan medan magnet. Akibatnya, keberadaan bidang "berkelanjutan" seperti itu yang menyebar di ruang bebas pada jarak yang jauh dari vibrator adalah mungkin. Ini adalah gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh vibrator.
percobaan Hertz. Vibrator, dengan bantuan G. Hertz pada tahun 1888 adalah yang pertama secara eksperimental memperoleh gelombang elektromagnetik, adalah konduktor lurus dengan celah udara kecil di tengahnya (Gbr. 178a). Berkat celah ini, muatan yang signifikan dapat diberikan ke dua bagian vibrator. Ketika beda potensial mencapai nilai batas tertentu, kerusakan terjadi di celah udara (percikan melompat) dan muatan listrik dapat mengalir melalui udara terionisasi dari satu bagian vibrator ke bagian lainnya. Dalam rangkaian terbuka, osilasi elektromagnetik muncul. Agar arus bolak-balik cepat hanya ada di vibrator dan tidak menutup melalui sumber listrik, choke dihubungkan antara vibrator dan sumber (lihat Gambar 178a).
Beras. 178. Vibrator Hertz
Getaran frekuensi tinggi di vibrator ada selama percikan menutup celah di antara bagiannya. Redaman osilasi seperti itu dalam vibrator terjadi terutama bukan karena kerugian Joule pada resistansi (seperti dalam rangkaian osilasi tertutup), tetapi karena radiasi gelombang elektromagnetik.
Untuk mendeteksi gelombang elektromagnetik, Hertz menggunakan vibrator kedua (penerima) (Gbr. 1786). Di bawah aksi medan listrik bolak-balik dari gelombang yang datang dari emitor, elektron dalam vibrator penerima melakukan osilasi paksa, yaitu, arus bolak-balik yang cepat dieksitasi dalam vibrator. Jika dimensi vibrator penerima sama dengan yang memancarkan, maka frekuensi osilasi elektromagnetik alami di dalamnya bertepatan dan osilasi paksa pada vibrator penerima mencapai nilai yang nyata karena resonansi. Osilasi ini dideteksi oleh Hertz dengan lewatnya percikan api di celah mikroskopis di tengah vibrator penerima atau dengan pancaran tabung pelepasan gas mini G, yang terhubung di antara kedua bagian vibrator.
Hertz tidak hanya secara eksperimental membuktikan keberadaan gelombang elektromagnetik, tetapi untuk pertama kalinya mulai mempelajari sifat-sifatnya - penyerapan dan pembiasan di berbagai media, pemantulan dari permukaan logam, dll. Secara eksperimental, juga dimungkinkan untuk mengukur kecepatan gelombang elektromagnetik, yang ternyata sama dengan kecepatan cahaya.
Kebetulan kecepatan gelombang elektromagnetik dengan kecepatan cahaya diukur jauh sebelum penemuan mereka menjadi titik awal untuk mengidentifikasi cahaya dengan gelombang elektromagnetik dan menciptakan teori elektromagnetik cahaya.
Gelombang elektromagnetik ada tanpa sumber medan dalam arti bahwa setelah emisinya, medan elektromagnetik gelombang tidak terkait dengan sumbernya. Dengan cara ini, gelombang elektromagnetik berbeda dari medan listrik dan magnet statis, yang tidak ada dalam isolasi dari sumbernya.
Mekanisme radiasi gelombang elektromagnetik. Radiasi gelombang elektromagnetik terjadi dengan pergerakan muatan listrik yang dipercepat. Adalah mungkin untuk memahami bagaimana medan listrik transversal gelombang muncul dari medan radial Coulomb dari sebuah muatan titik dengan menggunakan alasan sederhana berikut yang diajukan oleh J. Thomson.
Beras. 179. Bidang muatan titik tidak bergerak
Pertimbangkan medan listrik yang diciptakan oleh muatan titik.Jika muatan diam, maka medan elektrostatiknya diwakili oleh garis gaya radial yang muncul dari muatan (Gbr. 179). Biarkan pada saat muatan di bawah aksi beberapa gaya eksternal mulai bergerak dengan percepatan a, dan setelah beberapa waktu aksi gaya ini berhenti, sehingga muatan bergerak lebih jauh secara seragam dengan kecepatan.Grafik kecepatan muatan adalah ditunjukkan pada Gambar. 180.
Bayangkan sebuah gambar garis-garis medan listrik yang diciptakan oleh muatan ini, setelah waktu yang lama, Karena medan listrik merambat dengan kecepatan cahaya c,
maka perubahan medan listrik yang disebabkan oleh pergerakan muatan tidak dapat mencapai titik-titik yang terletak di luar lingkaran jari-jari: di luar bola ini, medannya sama dengan muatan stasioner (Gbr. 181). Kekuatan medan ini (dalam sistem satuan Gaussian) sama dengan
Seluruh perubahan medan listrik yang disebabkan oleh pergerakan muatan yang dipercepat dari waktu ke waktu pada saat waktu berada di dalam lapisan bola tipis dengan ketebalan, jari-jari luarnya sama dengan dan bagian dalam - Ini ditunjukkan pada Gambar. 181. Di dalam bola berjari-jari, medan listrik adalah medan muatan yang bergerak secara seragam.
Beras. 180. Grafik tingkat pengisian
Beras. 181. Garis-garis kuat medan listrik suatu muatan bergerak menurut grafik pada gambar. 180
Beras. 182. Untuk penurunan rumus intensitas medan radiasi dari muatan yang bergerak dipercepat
Jika kecepatan muatan jauh lebih kecil daripada kecepatan cahaya c, maka medan pada saat ini bertepatan dengan medan muatan titik stasioner yang terletak pada jarak dari awal (Gbr. 181): medan muatan perlahan bergerak dengan kecepatan konstan bergerak dengan itu, dan jarak yang ditempuh oleh muatan dari waktu ke waktu , seperti dapat dilihat dari Gambar. 180, dapat dianggap sama jika r»t.
Gambar medan listrik di dalam lapisan bola mudah ditemukan, mengingat kontinuitas garis-garis gaya. Untuk melakukan ini, Anda perlu menghubungkan garis gaya radial yang sesuai (Gbr. 181). Kekusutan pada garis-garis gaya yang disebabkan oleh gerak dipercepat dari muatan "melarikan diri" dari muatan dengan kecepatan c. Sebuah ketegaran di garis kekuatan antara
bola, ini adalah bidang radiasi yang menarik bagi kita, merambat dengan kecepatan c.
Untuk menemukan medan radiasi, perhatikan salah satu garis intensitas, yang membentuk sudut tertentu dengan arah pergerakan muatan (Gbr. 182). Kami menguraikan vektor kekuatan medan listrik dalam pemutusan E menjadi dua komponen: radial dan transversal.Komponen radial adalah kekuatan medan elektrostatik yang diciptakan oleh muatan pada jarak darinya:
Komponen transversal adalah kuat medan listrik pada gelombang yang dipancarkan oleh muatan selama gerak dipercepat. Karena gelombang ini berjalan sepanjang jari-jari, vektor tegak lurus terhadap arah rambat gelombang. Dari gambar. 182 menunjukkan bahwa
Mengganti di sini dari (2), kami menemukan
Mempertimbangkan bahwa rasio adalah percepatan a, yang dengannya muatan dipindahkan selama interval waktu dari 0 ke, kami menulis ulang ekspresi ini dalam bentuk
Pertama-tama, kami memperhatikan fakta bahwa kekuatan medan listrik gelombang berkurang berbanding terbalik dengan jarak dari pusat, berbeda dengan kekuatan medan elektrostatik, yang sebanding dengan ketergantungan pada jarak, dan diharapkan jika kita memperhitungkan hukum kekekalan energi. Karena tidak ada penyerapan energi ketika gelombang merambat dalam ruang hampa, jumlah energi yang telah melewati bola dengan radius berapa pun adalah sama. Karena luas permukaan bola sebanding dengan kuadrat jari-jarinya, fluks energi yang melalui satuan permukaannya harus berbanding terbalik dengan kuadrat jari-jarinya. Mempertimbangkan bahwa rapat energi medan listrik gelombang adalah sama, kami menyimpulkan bahwa
Selanjutnya, kita perhatikan bahwa kuat medan gelombang dalam rumus (4) pada saat waktu tergantung pada percepatan muatan dan pada saat waktu gelombang yang diradiasikan pada saat itu mencapai titik yang terletak pada jarak setelah waktu tertentu. sama dengan
Radiasi muatan berosilasi. Mari kita asumsikan bahwa muatan bergerak sepanjang waktu sepanjang garis lurus dengan beberapa percepatan variabel di dekat titik asal, misalnya, ia melakukan osilasi harmonik. Selama itu, ia akan memancarkan gelombang elektromagnetik terus menerus. Kuat medan listrik gelombang pada suatu titik yang terletak pada jarak dari titik asal koordinat masih ditentukan oleh rumus (4), dan medan listrik pada saat itu bergantung pada percepatan muatan a pada saat sebelumnya.
Biarkan gerakan muatan menjadi osilasi harmonik di dekat titik asal dengan amplitudo A dan frekuensi tertentu w:
Percepatan muatan selama gerakan seperti itu diberikan oleh ekspresi
Substitusikan percepatan muatan ke dalam rumus (5), kita peroleh
Perubahan medan listrik pada setiap titik selama perjalanan gelombang seperti itu adalah osilasi harmonik dengan frekuensi , yaitu, muatan yang berosilasi memancarkan gelombang monokromatik. Tentu saja, rumus (8) berlaku pada jarak yang lebih besar dari amplitudo osilasi muatan A.
Energi gelombang elektromagnetik. Kerapatan energi medan listrik gelombang monokromatik yang dipancarkan oleh muatan dapat ditemukan dengan menggunakan rumus (8):
Kerapatan energi sebanding dengan kuadrat amplitudo osilasi muatan dan pangkat empat frekuensi.
Setiap fluktuasi dikaitkan dengan transisi periodik energi dari satu bentuk ke bentuk lain dan sebaliknya. Misalnya, getaran osilator mekanik disertai dengan transformasi timbal balik energi kinetik dan energi potensial deformasi elastis. Ketika mempelajari osilasi elektromagnetik dalam suatu rangkaian, kita melihat bahwa analog energi potensial osilator mekanik adalah energi medan listrik di kapasitor, dan analog energi kinetik adalah energi medan magnet kumparan. Analogi ini berlaku tidak hanya untuk osilasi lokal, tetapi juga untuk proses gelombang.
Dalam gelombang monokromatik yang merambat dalam media elastis, rapat energi kinetik dan potensial pada setiap titik melakukan osilasi harmonik dengan frekuensi dua kali lipat, dan sedemikian rupa sehingga nilainya bertepatan setiap saat. Ini sama dalam gelombang elektromagnetik monokromatik yang bergerak: kerapatan energi medan listrik dan magnet, membuat osilasi harmonik dengan frekuensi, sama satu sama lain di setiap titik setiap saat.
Kerapatan energi medan magnet dinyatakan dalam induksi B sebagai berikut:
Dengan menyamakan kerapatan energi medan listrik dan medan magnet dalam gelombang elektromagnetik yang berjalan, kita yakin bahwa induksi medan magnet dalam gelombang semacam itu bergantung pada koordinat dan waktu dengan cara yang sama seperti kekuatan medan listrik. Dengan kata lain, dalam gelombang berjalan, induksi medan magnet dan kuat medan listrik adalah sama satu sama lain di setiap titik dan waktu (dalam sistem satuan Gaussian):
Aliran energi gelombang elektromagnetik. Kepadatan energi total medan elektromagnetik dalam gelombang berjalan adalah dua kali rapat energi medan listrik (9). Kerapatan fluks energi y yang dibawa oleh gelombang sama dengan hasil kali rapat energi dan kecepatan rambat gelombang. Dengan menggunakan rumus (9), kita dapat melihat bahwa fluks energi melalui setiap permukaan berosilasi dengan frekuensi.Untuk menemukan nilai rata-rata kerapatan fluks energi, diperlukan ekspresi rata-rata (9) dari waktu ke waktu. Karena nilai rata-rata adalah 1/2, kita mendapatkan
Beras. 183. Distribusi energi sudut" yang dipancarkan oleh muatan berosilasi
Kerapatan fluks energi dalam gelombang bergantung pada arah: tidak ada energi yang dipancarkan sama sekali ke arah terjadinya osilasi muatan. Jumlah energi terbesar dipancarkan dalam bidang yang tegak lurus terhadap arah ini. 183. Sebuah muatan berosilasi sepanjang sumbu
arah energi, yaitu Diagram menunjukkan garis yang menghubungkan ujung-ujung segmen ini.
Distribusi energi dalam arah dalam ruang dicirikan oleh permukaan, yang diperoleh dengan memutar diagram di sekitar sumbu
Polarisasi gelombang elektromagnetik. Gelombang yang dihasilkan oleh vibrator selama osilasi harmonik disebut monokromatik. Gelombang monokromatik dicirikan oleh frekuensi tertentu co dan panjang gelombang X. Panjang gelombang dan frekuensi terkait melalui kecepatan rambat gelombang c:
Gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa adalah transversal: vektor kekuatan medan elektromagnetik gelombang, seperti dapat dilihat dari alasan di atas, tegak lurus terhadap arah rambat gelombang. Mari kita menggambar melalui titik pengamatan pada gambar. 184 bola berpusat di titik asal, di sekitar mana muatan yang memancar berosilasi sepanjang sumbu. Gambarlah paralel dan meridian di atasnya. Kemudian vektor E dari medan gelombang akan diarahkan secara tangensial ke meridian, dan vektor B tegak lurus terhadap vektor E dan diarahkan secara tangensial ke paralel.
Untuk memverifikasi ini, mari kita pertimbangkan secara lebih rinci hubungan antara medan listrik dan magnet dalam gelombang berjalan. Bidang-bidang ini setelah emisi gelombang tidak lagi terkait dengan sumbernya. Ketika medan listrik gelombang berubah, medan magnet muncul, garis-garis gaya yang, seperti yang kita lihat dalam studi arus perpindahan, tegak lurus terhadap garis-garis gaya medan listrik. Medan magnet bolak-balik ini, berubah, pada gilirannya mengarah pada munculnya medan listrik pusaran, yang tegak lurus dengan medan magnet yang menghasilkannya. Jadi, selama perambatan gelombang, medan listrik dan magnet saling mendukung, tetap tegak lurus sepanjang waktu. Karena dalam gelombang berjalan medan listrik dan medan magnet berubah fase satu sama lain, "potret" sesaat dari gelombang (vektor E dan B pada titik yang berbeda dari garis sepanjang arah rambat) memiliki bentuk yang ditunjukkan pada Gambar. 185. Gelombang seperti itu disebut terpolarisasi linier. Muatan berosilasi harmonik memancarkan gelombang terpolarisasi linier ke segala arah. Dalam gelombang terpolarisasi linier yang merambat ke segala arah, vektor E selalu berada pada bidang yang sama.
Karena muatan dalam vibrator elektromagnetik linier melakukan gerakan berosilasi seperti itu, gelombang elektromagnetik yang dipancarkan oleh vibrator terpolarisasi linier. Sangat mudah untuk memverifikasi ini secara eksperimental dengan mengubah orientasi vibrator penerima relatif terhadap yang memancarkan.
Beras. 185. Medan listrik dan magnet dalam gelombang terpolarisasi linier berjalan
Sinyal paling besar ketika vibrator penerima sejajar dengan vibrator yang memancarkan (lihat Gambar 178). Jika vibrator penerima diputar tegak lurus dengan vibrator pemancar, maka sinyal menghilang. Osilasi listrik pada vibrator penerima dapat muncul hanya karena komponen medan listrik gelombang diarahkan sepanjang vibrator. Oleh karena itu, percobaan semacam itu menunjukkan bahwa medan listrik dalam gelombang sejajar dengan vibrator yang memancar.
Jenis lain dari polarisasi gelombang elektromagnetik transversal juga dimungkinkan. Jika, misalnya, vektor E di beberapa titik selama perjalanan gelombang berputar secara seragam di sekitar arah rambat, tetap tidak berubah dalam nilai absolut, maka gelombang itu disebut terpolarisasi sirkular atau terpolarisasi sirkular. "Potret" instan dari medan listrik dari gelombang elektromagnetik seperti itu ditunjukkan pada Gambar. 186.
Beras. 186. Medan listrik dalam gelombang terpolarisasi sirkuler yang merambat
Gelombang terpolarisasi sirkular dapat diperoleh dengan menambahkan dua gelombang terpolarisasi linier dengan frekuensi dan amplitudo yang sama merambat dalam arah yang sama, vektor medan listrik yang saling tegak lurus. Pada setiap gelombang, vektor medan listrik pada setiap titik melakukan osilasi harmonik. Agar jumlah osilasi yang saling tegak lurus tersebut menghasilkan rotasi vektor yang dihasilkan, diperlukan pergeseran fasa.Dengan kata lain, gelombang terpolarisasi linier yang ditambahkan harus digeser seperempat panjang gelombang relatif terhadap satu sama lain.
Momentum gelombang dan tekanan ringan. Selain energi, gelombang elektromagnetik juga memiliki momentum. Jika gelombang diserap, maka momentumnya ditransfer ke benda yang menyerapnya. Oleh karena itu, selama penyerapan, gelombang elektromagnetik memberikan tekanan pada penghalang. Asal usul tekanan gelombang dan nilai tekanan ini dapat dijelaskan sebagai berikut.
Diarahkan dalam garis lurus. Maka daya yang diserap oleh muatan P sama dengan
Kami berasumsi bahwa semua energi gelombang datang diserap oleh penghalang. Karena gelombang membawa energi per satuan luas permukaan penghalang per satuan waktu, tekanan yang diberikan oleh gelombang pada kejadian normal sama dengan kerapatan energi gelombang Gaya tekanan gelombang elektromagnetik yang diserap memberikan penghalang per unit waktu impuls sama, menurut rumus (15), dengan energi yang diserap dibagi dengan kecepatan cahaya . Dan ini berarti gelombang elektromagnetik yang diserap memiliki momentum, yang sama dengan energi dibagi dengan kecepatan cahaya.
Untuk pertama kalinya, tekanan gelombang elektromagnetik ditemukan secara eksperimental oleh P. N. Lebedev pada tahun 1900 dalam eksperimen yang sangat halus.
Bagaimana osilasi elektromagnetik kuasi-stasioner dalam rangkaian osilasi tertutup berbeda dari osilasi frekuensi tinggi dalam vibrator terbuka? Beri saya analogi mekanis.
Jelaskan mengapa selama osilasi kuasi-stasioner elektromagnetik dalam rangkaian tertutup tidak ada radiasi gelombang elektromagnetik. Mengapa radiasi terjadi selama osilasi elektromagnetik dalam vibrator terbuka?
Jelaskan dan jelaskan eksperimen Hertz tentang eksitasi dan deteksi gelombang elektromagnetik. Apa peran celah percikan dalam transmisi dan penerima vibrator?
Jelaskan bagaimana, dengan pergerakan muatan listrik yang dipercepat, medan elektrostatik longitudinal berubah menjadi medan listrik transversal dari gelombang elektromagnetik yang dipancarkan olehnya.
Berdasarkan pertimbangan energi, tunjukkan bahwa kuat medan listrik gelombang bola yang dipancarkan oleh vibrator berkurang sebesar 1 1r (berlawanan dengan medan elektrostatik).
Apa yang dimaksud dengan gelombang elektromagnetik monokromatik? Apa itu panjang gelombang? Bagaimana hubungannya dengan frekuensi? Apa sifat transversal gelombang elektromagnetik?
Apa yang dimaksud dengan polarisasi gelombang elektromagnetik? Jenis polarisasi apa yang Anda ketahui?
Argumen apa yang dapat Anda berikan untuk membenarkan fakta bahwa gelombang elektromagnetik memiliki momentum?
Jelaskan peran gaya Lorentz dalam terjadinya gaya tekanan gelombang elektromagnetik pada penghalang.
Pada tahun 1860-1865. salah satu fisikawan terbesar abad ke-19 James Clerk Maxwell menciptakan teori medan elektromagnetik. Menurut Maxwell, fenomena induksi elektromagnetik dijelaskan sebagai berikut. Jika di suatu titik dalam ruang medan magnet berubah terhadap waktu, maka medan listrik juga terbentuk di sana. Jika ada konduktor tertutup di dalam medan, maka medan listrik menyebabkan arus induksi di dalamnya. Ini mengikuti dari teori Maxwell bahwa proses sebaliknya juga mungkin. Jika di beberapa wilayah ruang medan listrik berubah seiring waktu, maka medan magnet juga terbentuk di sini.
Jadi, setiap perubahan medan magnet dari waktu ke waktu menghasilkan medan listrik yang berubah, dan setiap perubahan medan listrik dari waktu ke waktu menimbulkan perubahan medan magnet. Ini menghasilkan satu sama lain bolak medan listrik dan magnet membentuk medan elektromagnetik tunggal.
Sifat gelombang elektromagnetik
Hasil terpenting yang mengikuti dari teori medan elektromagnetik yang dirumuskan oleh Maxwell adalah prediksi kemungkinan adanya gelombang elektromagnetik. gelombang elektromagnetik- propagasi medan elektromagnetik dalam ruang dan waktu.
Gelombang elektromagnetik, tidak seperti gelombang elastis (suara), dapat merambat dalam ruang hampa atau zat lainnya.
Gelombang elektromagnetik dalam ruang hampa merambat dengan kecepatan c=299 792 km/s, yaitu dengan kecepatan cahaya.
Dalam materi, kecepatan gelombang elektromagnetik lebih kecil daripada di ruang hampa. Hubungan antara panjang gelombang, kecepatannya, periode dan frekuensi osilasi yang diperoleh untuk gelombang mekanik juga berlaku untuk gelombang elektromagnetik:
Fluktuasi vektor tegangan E dan vektor induksi magnetik B terjadi pada bidang yang saling tegak lurus dan tegak lurus terhadap arah rambat gelombang (vektor kecepatan).
Gelombang elektromagnetik membawa energi.
Rentang Gelombang Elektromagnetik
Di sekitar kita adalah dunia yang kompleks dari gelombang elektromagnetik dari berbagai frekuensi: radiasi dari monitor komputer, ponsel, oven microwave, televisi, dll. Saat ini, semua gelombang elektromagnetik dibagi berdasarkan panjang gelombang menjadi enam rentang utama.
gelombang radio- ini adalah gelombang elektromagnetik (dengan panjang gelombang dari 10.000 m hingga 0,005 m), yang berfungsi untuk mengirimkan sinyal (informasi) melalui jarak tanpa kabel. Dalam komunikasi radio, gelombang radio diciptakan oleh arus frekuensi tinggi yang mengalir di antena.
Radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang 0,005 m sampai 1 mikron, yaitu antara gelombang radio dan cahaya tampak disebut radiasi infra merah. Radiasi inframerah dipancarkan oleh benda yang dipanaskan. Sumber radiasi inframerah adalah tungku, baterai, lampu pijar listrik. Dengan bantuan perangkat khusus, radiasi inframerah dapat diubah menjadi cahaya tampak dan gambar objek yang dipanaskan dapat diperoleh dalam kegelapan total.
Ke cahaya tampak termasuk radiasi dengan panjang gelombang sekitar 770 nm hingga 380 nm, dari merah hingga ungu. Pentingnya bagian spektrum radiasi elektromagnetik ini dalam kehidupan manusia sangat luar biasa, karena seseorang menerima hampir semua informasi tentang dunia di sekitarnya dengan bantuan penglihatan.
Radiasi elektromagnetik yang tidak terlihat oleh mata dengan panjang gelombang lebih pendek dari violet disebut radiasi ultraviolet. Dapat membunuh bakteri patogen.
radiasi sinar-x tidak terlihat oleh mata. Ini melewati tanpa penyerapan yang signifikan melalui lapisan signifikan zat yang buram terhadap cahaya tampak, yang digunakan untuk mendiagnosis penyakit organ dalam.
Radiasi gamma disebut radiasi elektromagnetik yang dipancarkan oleh inti tereksitasi dan timbul dari interaksi partikel elementer.
Prinsip komunikasi radio
Rangkaian osilasi digunakan sebagai sumber gelombang elektromagnetik. Untuk radiasi efektif, sirkuit "dibuka", mis. menciptakan kondisi untuk bidang untuk "pergi" ke luar angkasa. Perangkat ini disebut sirkuit osilasi terbuka - antena.
komunikasi radio disebut transmisi informasi menggunakan gelombang elektromagnetik, yang frekuensinya berkisar dari hingga Hz.
Radar (radar)
Perangkat yang mentransmisikan gelombang ultrashort dan segera menerimanya. Radiasi dilakukan oleh pulsa pendek. Pulsa dipantulkan dari objek, memungkinkan, setelah menerima dan memproses sinyal, untuk mengatur jarak ke objek.
Radar kecepatan bekerja dengan prinsip yang sama. Pikirkan tentang bagaimana radar menentukan kecepatan mobil yang bergerak.
