1864 წელს ჯეიმს კლერკ მაქსველმა იწინასწარმეტყველა კოსმოსში ელექტრომაგნიტური ტალღების არსებობის შესაძლებლობა. მან ეს განცხადება წამოაყენა იმ დასკვნების საფუძველზე, რომლებიც წარმოიშვა იმ დროისთვის ცნობილი ექსპერიმენტული მონაცემების ანალიზიდან ელექტროენერგიასთან და მაგნიტიზმთან დაკავშირებით.

მაქსველმა მათემატიკურად გააერთიანა ელექტროდინამიკის კანონები, დააკავშირა ელექტრული და მაგნიტური მოვლენები და ამით მივიდა დასკვნამდე, რომ დროთა განმავლობაში ცვალებადი ელექტრული და მაგნიტური ველები წარმოშობენ ერთმანეთს.

თავდაპირველად, მან ხაზი გაუსვა იმ ფაქტს, რომ კავშირი მაგნიტურ და ელექტრულ ფენომენებს შორის არ არის სიმეტრიული და შემოიტანა ტერმინი „მორევის ელექტრული ველი“, შესთავაზა ფარადეის მიერ აღმოჩენილი ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენის საკუთარი, მართლაც ახალი ახსნა: „ყოველი ცვლილება მაგნიტური ველი იწვევს მორევის ელექტრული ველის მიმდებარე სივრცის გამოჩენას, რომელსაც აქვს ძალის დახურული ხაზები.

მაქსველის აზრით, სამართლიანი იყო საპირისპირო განცხადება, რომ "ცვალებადი ელექტრული ველი წარმოშობს მაგნიტურ ველს მიმდებარე სივრცეში", მაგრამ ეს განცხადება ჯერ მხოლოდ ჰიპოთეზად დარჩა.

მაქსველმა დაწერა მათემატიკური განტოლებების სისტემა, რომელიც თანმიმდევრულად აღწერდა მაგნიტური და ელექტრული ველების ურთიერთ გარდაქმნების კანონებს, ეს განტოლებები მოგვიანებით გახდა ელექტროდინამიკის ძირითადი განტოლებები და ცნობილი გახდა როგორც "მაქსველის განტოლებები" დიდი მეცნიერის პატივსაცემად, რომელმაც დაწერა ისინი. . მაქსველის ჰიპოთეზას, რომელიც დაფუძნებულია წერილობით განტოლებებზე, მოჰყვა რამდენიმე უაღრესად მნიშვნელოვანი დასკვნა მეცნიერებისა და ტექნოლოგიებისთვის, რომლებიც მოცემულია ქვემოთ.

ელექტრომაგნიტური ტალღები ნამდვილად არსებობს

სივრცეში შეიძლება არსებობდეს განივი ელექტრომაგნიტური ტალღები, რომლებიც დროთა განმავლობაში მრავლდებიან. იმ ფაქტზე, რომ ტალღები განივია, მიუთითებს ის ფაქტი, რომ მაგნიტური ინდუქციის B და ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორები ერთმანეთის პერპენდიკულარულია და ორივე დევს ელექტრომაგნიტური ტალღის გავრცელების მიმართულების პერპენდიკულარულ სიბრტყეში.

ნივთიერებაში ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელების სიჩქარე სასრულია და ის განისაზღვრება ნივთიერების ელექტრული და მაგნიტური თვისებებით, რომლითაც ტალღა ვრცელდება. ამ შემთხვევაში სინუსოიდური ტალღის სიგრძე λ დაკავშირებულია υ სიჩქარესთან გარკვეული ზუსტი მიმართებით λ = υ / f და დამოკიდებულია ველის რხევების f სიხშირეზე. ვაკუუმში ელექტრომაგნიტური ტალღის სიჩქარე c არის ერთ-ერთი ფუნდამენტური ფიზიკური მუდმივი - სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში.

მას შემდეგ, რაც მაქსველმა გამოაცხადა ელექტრომაგნიტური ტალღის გავრცელების სიჩქარის სასრულობა, ამან წარმოშვა წინააღმდეგობა მის ჰიპოთეზასა და იმ დროისთვის მიღებულ დისტანციურ თეორიას შორის, რომლის მიხედვითაც ტალღების გავრცელების სიჩქარე უსასრულო უნდა ყოფილიყო. ამიტომ მაქსველის თეორიას ეწოდა მოკლე დიაპაზონის მოქმედების თეორია.

ელექტრომაგნიტურ ტალღაში ელექტრული და მაგნიტური ველების ერთმანეთში გადაქცევა ერთდროულად ხდება, ამიტომ მაგნიტური ენერგიისა და ელექტრული ენერგიის მოცულობითი სიმკვრივეები ერთმანეთის ტოლია. მაშასადამე, მტკიცება მართალია, რომ ელექტრული ველის სიძლიერისა და მაგნიტური ველის ინდუქციის მოდულები ურთიერთდაკავშირებულია სივრცის თითოეულ წერტილში შემდეგი ურთიერთობით:

ელექტრომაგნიტური ტალღა მისი გავრცელების პროცესში ქმნის ელექტრომაგნიტური ენერგიის ნაკადს და თუ განვიხილავთ ფართობს ტალღის გავრცელების მიმართულების პერპენდიკულარულ სიბრტყეში, მაშინ მოკლე დროში მასში გარკვეული რაოდენობის ელექტრომაგნიტური ენერგია გადავა. ელექტრომაგნიტური ენერგიის ნაკადის სიმკვრივე არის ენერგიის რაოდენობა, რომელსაც ელექტრომაგნიტური ტალღა ატარებს ერთეული ფართობის ზედაპირზე დროის ერთეულზე. სიჩქარის, ისევე როგორც მაგნიტური და ელექტრული ენერგიის მნიშვნელობების ჩანაცვლებით, ჩვენ შეგვიძლია მივიღოთ ნაკადის სიმკვრივის გამოხატულება E და B რაოდენობების მიხედვით.

ვინაიდან ტალღის ენერგიის გავრცელების მიმართულება ემთხვევა ტალღის გავრცელების სიჩქარის მიმართულებას, ელექტრომაგნიტურ ტალღაში გავრცელებული ენერგიის ნაკადი შეიძლება განისაზღვროს ვექტორის გამოყენებით, რომელიც მიმართულია ისევე, როგორც ტალღის გავრცელების სიჩქარე. ამ ვექტორს უწოდებენ "პოინტინგის ვექტორს" - ბრიტანელი ფიზიკოსის ჰენრი პოინტინგის პატივსაცემად, რომელმაც 1884 წელს შეიმუშავა ელექტრომაგნიტური ველის ენერგიის ნაკადის გავრცელების თეორია. ტალღის ენერგიის ნაკადის სიმკვრივე იზომება ვტ/კვ.მ.

როდესაც ელექტრული ველი მოქმედებს ნივთიერებაზე, მასში ჩნდება მცირე დენები, რომლებიც წარმოადგენენ ელექტრულად დამუხტული ნაწილაკების მოწესრიგებულ მოძრაობას. ელექტრომაგნიტური ტალღის მაგნიტურ ველში ეს დენები ექვემდებარება ამპერის ძალის მოქმედებას, რომელიც მიმართულია ნივთიერების სიღრმეში. ამპერის ძალა და შედეგად წარმოქმნის წნევას.

ეს ფენომენი მოგვიანებით, 1900 წელს, გამოიკვლია და ექსპერიმენტულად დაადასტურა რუსმა ფიზიკოსმა პიოტრ ნიკოლაევიჩ ლებედევმა, რომლის ექსპერიმენტული ნამუშევარი ძალიან მნიშვნელოვანი იყო მაქსველის ელექტრომაგნიტიზმის თეორიის დასადასტურებლად და მომავალში მისი მიღებისა და დამტკიცებისთვის.

ის ფაქტი, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღა ახდენს წნევას, შესაძლებელს ხდის ვიმსჯელოთ ელექტრომაგნიტურ ველში მექანიკური იმპულსის არსებობაზე, რომელიც შეიძლება გამოიხატოს ერთეული მოცულობისთვის ელექტრომაგნიტური ენერგიის მოცულობითი სიმკვრივისა და ვაკუუმში ტალღის გავრცელების სიჩქარის მიხედვით:

ვინაიდან იმპულსი ასოცირდება მასის მოძრაობასთან, შეიძლება დაინერგოს ისეთი კონცეფცია, როგორიცაა ელექტრომაგნიტური მასა, შემდეგ კი ერთეული მოცულობისთვის ეს თანაფარდობა (SRT-ის შესაბამისად) მიიღებს ბუნების უნივერსალური კანონის ხასიათს და იქნება მოქმედებს ნებისმიერი მატერიალური სხეულებისთვის, მატერიის ფორმის მიუხედავად. და ელექტრომაგნიტური ველი მაშინ ემსგავსება მატერიალურ სხეულს - მას აქვს ენერგია W, მასა m, იმპულსი p და სასრული გავრცელების სიჩქარე v. ანუ ელექტრომაგნიტური ველი არის მატერიის ერთ-ერთი ფორმა, რომელიც რეალურად არსებობს ბუნებაში.

პირველად 1888 წელს ჰაინრიხ ჰერცმა ექსპერიმენტულად დაადასტურა მაქსველის ელექტრომაგნიტური თეორია. მან ემპირიულად დაამტკიცა ელექტრომაგნიტური ტალღების რეალობა და შეისწავლა მათი თვისებები, როგორიცაა გარდატეხა და შთანთქმა სხვადასხვა მედიაში, აგრეთვე ტალღების ასახვა ლითონის ზედაპირებიდან.

ჰერცმა გაზომა ტალღის სიგრძე და აჩვენა, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღის გავრცელების სიჩქარე სინათლის სიჩქარის ტოლია. ჰერცის ექსპერიმენტული მუშაობა იყო ბოლო ნაბიჯი მაქსველის ელექტრომაგნიტური თეორიის აღიარებისკენ. შვიდი წლის შემდეგ, 1895 წელს, რუსმა ფიზიკოსმა ალექსანდრე სტეპანოვიჩ პოპოვმა გამოიყენა ელექტრომაგნიტური ტალღები უსადენო კომუნიკაციების შესაქმნელად.

DC სქემებში მუხტები მოძრაობენ მუდმივი სიჩქარით და ელექტრომაგნიტური ტალღები ამ შემთხვევაში არ სხივდება სივრცეში. რადიაციის განსახორციელებლად აუცილებელია ანტენის გამოყენება, რომელშიც ალტერნატიული დენები, ანუ დენები, რომლებიც სწრაფად ცვლიან მიმართულებას, აღგზნებულია.

უმარტივესი ფორმით, მცირე ზომის ელექტრული დიპოლი შესაფერისია ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოსხივებისთვის, რომლებშიც დიპოლური მომენტი დროთა განმავლობაში სწრაფად შეიცვლება. სწორედ ასეთ დიპოლს უწოდებენ დღეს „ჰერცის დიპოლს“, რომლის ზომა რამდენჯერმე მცირეა ტალღის სიგრძეზე, რომელსაც ის გამოსცემს.

ჰერცის დიპოლის მიერ გამოსხივებისას ელექტრომაგნიტური ენერგიის მაქსიმალური ნაკადი ეცემა დიპოლის ღერძის პერპენდიკულარულ სიბრტყეზე. დიპოლური ღერძის გასწვრივ ელექტრომაგნიტური ენერგია არ გამოიყოფა. ჰერცის უმნიშვნელოვანეს ექსპერიმენტებში ელემენტარული დიპოლები გამოიყენებოდა როგორც ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოსხივებისთვის, ასევე მიღებისთვის და დადასტურდა ელექტრომაგნიტური ტალღების არსებობა.

ელექტრომაგნიტური ტალღები, ფიზიკის მიხედვით, ერთ-ერთი ყველაზე იდუმალი ტალღებია. მათში ენერგია რეალურად ქრება არსად, ჩნდება არსაიდან. სხვა მსგავსი ობიექტი მთელ მეცნიერებაში არ არსებობს. როგორ ხდება ყველა ეს სასწაული გარდაქმნა?

მაქსველის ელექტროდინამიკა

ყველაფერი დაიწყო იმით, რომ მეცნიერმა მაქსველმა ჯერ კიდევ 1865 წელს, ფარადეის ნაშრომზე დაყრდნობით, გამოიტანა ელექტრომაგნიტური ველის განტოლება. თავად მაქსველს სჯეროდა, რომ მისი განტოლებები აღწერდა ტალღების ბრუნვას და დაძაბულობას ეთერში. ოცდასამი წლის შემდეგ, ჰერცმა ექსპერიმენტულად შექმნა ასეთი აურზაურები გარემოში და მოახერხა არა მხოლოდ მათი შეჯერება ელექტროდინამიკის განტოლებებთან, არამედ ამ დარღვევების გავრცელების მარეგულირებელი კანონების მიღებაც. წარმოიშვა კურიოზული ტენდენცია, რომ გამოცხადდეს ნებისმიერი აშლილობა, რომელიც ბუნებით ელექტრომაგნიტურია, როგორც ჰერცის ტალღები. თუმცა, ეს გამოსხივებები არ არის ენერგიის გადაცემის ერთადერთი გზა.

Უკაბელო კავშირი

დღემდე, ასეთი უკაბელო კომუნიკაციების განხორციელების შესაძლო ვარიანტები მოიცავს:

ელექტროსტატიკური შეერთება, რომელსაც ასევე უწოდებენ capacitive;

ინდუქცია;

მიმდინარე;

ტესლას კავშირი, ანუ ელექტრონის სიმკვრივის ტალღების შეერთება გამტარ ზედაპირებზე;

ყველაზე გავრცელებული მატარებლების ყველაზე ფართო დიაპაზონი, რომლებსაც ელექტრომაგნიტური ტალღები ეწოდება - ულტრა დაბალი სიხშირეებიდან გამა გამოსხივებამდე.

ღირს ამ ტიპის კავშირების უფრო დეტალურად განხილვა.

ელექტროსტატიკური ბმა

ორი დიპოლი არის დაწყვილებული ელექტრული ძალები სივრცეში, რაც კულონის კანონის შედეგია. ამ ტიპის კავშირი განსხვავდება ელექტრომაგნიტური ტალღებისგან დიპოლების შეერთების უნარით, როდესაც ისინი განლაგებულია იმავე ხაზზე. დისტანციების მატებასთან ერთად, კავშირის სიძლიერე სუსტდება და ასევე შეინიშნება სხვადასხვა ჩარევის ძლიერი გავლენა.

ინდუქციური შეერთება

ინდუქციურობის მაგნიტური მაწანწალა ველების საფუძველზე. დაფიქსირდა ობიექტებს შორის, რომლებსაც აქვთ ინდუქცია. მისი გამოყენება საკმაოდ შეზღუდულია მოკლე დიაპაზონის მოქმედების გამო.

მიმდინარე კავშირი

გამტარ გარემოში გავრცელების დენების გამო, შეიძლება მოხდეს გარკვეული ურთიერთქმედება. თუ დენები გადის ტერმინალებში (კონტაქტების წყვილი), მაშინ ეს იგივე დენები შეიძლება გამოვლინდეს კონტაქტებიდან მნიშვნელოვან მანძილზე. ამას ჰქვია დენის გავრცელების ეფექტი.

ტესლას კავშირი

ცნობილმა ფიზიკოსმა ნიკოლა ტესლამ გამოიგონა კომუნიკაცია გამტარ ზედაპირზე ტალღების გამოყენებით. თუ თვითმფრინავის რომელიმე ადგილას მუხტის მატარებლის სიმკვრივე დარღვეულია, მაშინ ეს მატარებლები დაიწყებენ მოძრაობას, რაც წონასწორობის აღდგენისკენ მიისწრაფვის. ვინაიდან მატარებლებს აქვთ ინერციული ბუნება, აღდგენას ტალღური ხასიათი აქვს.

ელექტრომაგნიტური კავშირი

ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოსხივება გამოირჩევა უზარმაზარი გრძელვადიანი მოქმედებით, რადგან მათი ამპლიტუდა უკუპროპორციულია წყარომდე მანძილისა. უკაბელო კომუნიკაციის ეს მეთოდი ყველაზე ფართოდ გამოიყენება. მაგრამ რა არის ელექტრომაგნიტური ტალღები? ჯერ უნდა გააკეთოთ მოკლე გადახვევა მათი აღმოჩენის ისტორიაში.

როგორ "გაჩნდა" ელექტრომაგნიტური ტალღები?

ეს ყველაფერი 1829 წელს დაიწყო, როდესაც ამერიკელმა ფიზიკოსმა ჰენრიმ ლეიდენის ქილებზე ექსპერიმენტების დროს აღმოაჩინა ელექტრული გამონადენის დარღვევა. 1832 წელს ფიზიკოსმა ფარადეიმ გამოთქვა ვარაუდი ისეთი პროცესის არსებობაზე, როგორიცაა ელექტრომაგნიტური ტალღები. მაქსველმა შექმნა თავისი ცნობილი ელექტრომაგნიტიზმის განტოლებები 1865 წელს. მეცხრამეტე საუკუნის ბოლოს იყო მრავალი წარმატებული მცდელობა უსადენო კომუნიკაციის შესაქმნელად ელექტროსტატიკური და ელექტრომაგნიტური ინდუქციის გამოყენებით. ცნობილმა გამომგონებელმა ედისონმა გამოიგონა სისტემა, რომელიც რკინიგზის მგზავრებს საშუალებას აძლევდა გაეგზავნა და მიეღო დეპეშები მატარებლის მოძრაობისას. 1888 წელს გ.ჰერცმა ცალსახად დაამტკიცა, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღები ჩნდება მოწყობილობის გამოყენებით, რომელსაც ეწოდება ვიბრატორი. ჰერცმა ჩაატარა ექსპერიმენტი ელექტრომაგნიტური სიგნალის მანძილზე გადაცემაზე. 1890 წელს ფრანგმა ინჟინერმა და ფიზიკოსმა ბრანლიმ გამოიგონა ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ჩამწერი მოწყობილობა. შემდგომში ამ მოწყობილობას ეწოდა "რადიოგამტარი" (კოჰერერი). 1891-1893 წლებში ნიკოლა ტესლამ აღწერა შორ მანძილზე სიგნალის გადაცემის განხორციელების ძირითადი პრინციპები და დააპატენტა ანძის ანტენა, რომელიც ელექტრომაგნიტური ტალღების წყარო იყო. ტალღების შესწავლისა და მათი წარმოებისა და გამოყენების ტექნიკური განხორციელების დამსახურება ეკუთვნის ისეთ ცნობილ ფიზიკოსებს და გამომგონებლებს, როგორებიცაა პოპოვი, მარკონი, დე მაური, ლოჟი, მირჰედი და მრავალი სხვა.

"ელექტრომაგნიტური ტალღის" კონცეფცია

ელექტრომაგნიტური ტალღა არის ფენომენი, რომელიც ვრცელდება სივრცეში გარკვეული სასრული სიჩქარით და წარმოადგენს მონაცვლეობით ელექტრო და მაგნიტურ ველს. ვინაიდან მაგნიტური და ელექტრული ველები განუყოფლად არის დაკავშირებული ერთმანეთთან, ისინი ქმნიან ელექტრომაგნიტურ ველს. ასევე შეიძლება ითქვას, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღა არის ველის არეულობა და მისი გავრცელებისას ენერგია, რომელიც აქვს მაგნიტურ ველს, გარდაიქმნება ელექტრული ველის ენერგიად და პირიქით, მაქსველის ელექტროდინამიკის მიხედვით. გარეგნულად, ეს მსგავსია ნებისმიერი სხვა ტალღის გავრცელებას ნებისმიერ სხვა გარემოში, მაგრამ ასევე არის მნიშვნელოვანი განსხვავებები.

რა განსხვავებაა ელექტრომაგნიტურ ტალღებსა და სხვებს შორის?

ელექტრომაგნიტური ტალღების ენერგია საკმაოდ გაუგებარ გარემოში ვრცელდება. ამ და სხვა ტალღების შესადარებლად აუცილებელია გავიგოთ, რა სახის გავრცელების საშუალებაზეა საუბარი. ვარაუდობენ, რომ შიდაატომური სივრცე ივსება ელექტრული ეთერით - სპეციფიური გარემო, რომელიც არის აბსოლუტური დიელექტრიკი. გავრცელების დროს ყველა ტალღა აჩვენებს კინეტიკური ენერგიის გადასვლას პოტენციურ ენერგიად და პირიქით. ამავდროულად, ამ ენერგიების მაქსიმუმი დროში და სივრცეში გადადის ერთმანეთთან შედარებით ტალღის მთლიანი პერიოდის ერთი მეოთხედით. ამ შემთხვევაში, ტალღის საშუალო ენერგია, რომელიც არის პოტენციური და კინეტიკური ენერგიის ჯამი, არის მუდმივი მნიშვნელობა. მაგრამ ელექტრომაგნიტური ტალღების შემთხვევაში, სიტუაცია განსხვავებულია. ორივე მაგნიტური და ელექტრული ველის ენერგია ერთდროულად აღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობებს.

როგორ წარმოიქმნება ელექტრომაგნიტური ტალღა?

ელექტრომაგნიტური ტალღის მატერია არის ელექტრული ველი (ეთერი). მოძრავი ველი სტრუქტურირებულია და შედგება მისი მოძრაობის ენერგიისა და თავად ველის ელექტრული ენერგიისგან. ამრიგად, ტალღის პოტენციური ენერგია დაკავშირებულია კინეტიკურ ენერგიასთან და ფაზაშია. ელექტრომაგნიტური ტალღის ბუნება არის პერიოდული ელექტრული ველი, რომელიც მოძრაობს სივრცეში და მოძრაობს სინათლის სიჩქარით.

გადაადგილების დენები

არსებობს კიდევ ერთი გზა იმის ასახსნელად, თუ რა არის ელექტრომაგნიტური ტალღები. ვარაუდობენ, რომ გადაადგილების დენები წარმოიქმნება ეთერში არაჰომოგენური ელექტრული ველების მოძრაობის დროს. ისინი წარმოიქმნება, რა თქმა უნდა, მხოლოდ სტაციონარული გარე დამკვირვებლისთვის. იმ მომენტში, როდესაც ისეთი პარამეტრი, როგორიცაა ელექტრული ველის სიძლიერე აღწევს მაქსიმუმს, სივრცის მოცემულ წერტილში გადაადგილების დენი შეჩერდება. შესაბამისად, მინიმალური დაძაბულობისას მიიღება საპირისპირო სურათი. ეს მიდგომა განმარტავს ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ტალღურ ბუნებას, ვინაიდან ელექტრული ველის ენერგია გადაადგილების დენების მიმართ პერიოდის მეოთხედით გადაინაცვლებს. მაშინ შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ელექტრული დარღვევა, უფრო სწორად, დარღვევის ენერგია, გარდაიქმნება გადაადგილების დენის ენერგიად და პირიქით და ტალღური წესით ვრცელდება დიელექტრიკულ გარემოში.

ელექტრომაგნიტური ტალღები წლების განმავლობაში დებატებისა და ათასობით ექსპერიმენტის შედეგია. ბუნებრივი წარმოშობის ძალების არსებობის მტკიცებულება, რომელსაც შეუძლია დღევანდელი საზოგადოება შეცვალოს. ეს არის მარტივი ჭეშმარიტების რეალური მიღება - ჩვენ ძალიან ცოტა ვიცით სამყაროს შესახებ, რომელშიც ვცხოვრობთ.

ფიზიკა არის დედოფალი საბუნებისმეტყველო მეცნიერებებს შორის, რომელსაც შეუძლია უპასუხოს კითხვებს არა მხოლოდ სიცოცხლის, არამედ თავად სამყაროს წარმოშობის შესახებ. ის მეცნიერებს აძლევს ელექტრული და მაგნიტური ველების შესწავლის შესაძლებლობას, რომელთა ურთიერთქმედების შედეგად წარმოიქმნება EMW (ელექტრომაგნიტური ტალღები).

რა არის ელექტრომაგნიტური ტალღა

არც ისე დიდი ხნის წინ, ჩვენი ქვეყნის ეკრანებზე გამოვიდა ფილმი "დინებათა ომი" (2018), სადაც მხატვრული ლიტერატურის შეხებით მოგვითხრობს ორ დიდ მეცნიერს, ედისონსა და ტესლას შორის დავის შესახებ. ერთი ცდილობდა დაემტკიცებინა პირდაპირი დენის სარგებელი, მეორე - ალტერნატიული დენისგან. ეს ხანგრძლივი ბრძოლა დასრულდა მხოლოდ ოცდამეერთე საუკუნის მეშვიდე წელს.

"ბრძოლის" დასაწყისშივე სხვა მეცნიერმა, რომელიც მუშაობდა ფარდობითობის თეორიაზე, აღწერა ელექტროენერგია და მაგნეტიზმი, როგორც მსგავსი ფენომენი.

მეცხრამეტე საუკუნის ოცდამეათე წელს ინგლისელმა ფიზიკოსმა ფარადეიმ აღმოაჩინა ელექტრომაგნიტური ინდუქციის ფენომენი და შემოიღო ტერმინი ელექტრული და მაგნიტური ველების ერთიანობის შესახებ. ის ასევე ამტკიცებდა, რომ მოძრაობა ამ სფეროში შეზღუდულია სინათლის სიჩქარით.

ცოტა მოგვიანებით, ინგლისელი მეცნიერის მაქსველის თეორიამ თქვა, რომ ელექტროენერგია იწვევს მაგნიტურ ეფექტს, ხოლო მაგნიტიზმი იწვევს ელექტრულ ველს. ვინაიდან ორივე ეს ველი მოძრაობს სივრცეში და დროში, ისინი ქმნიან პერტურბაციას - ანუ ელექტრომაგნიტურ ტალღებს.

მარტივად რომ ვთქვათ, ელექტრომაგნიტური ტალღა არის ელექტრომაგნიტური ველის სივრცითი აშლილობა.

ექსპერიმენტულად EMW-ის არსებობა დაამტკიცა გერმანელმა მეცნიერმა ჰერცმა.

ელექტრომაგნიტური ტალღები, მათი თვისებები და მახასიათებლები

ელექტრომაგნიტური ტალღები ხასიათდება შემდეგი ფაქტორებით:

• სიგრძე (საკმარისად ფართო დიაპაზონი);
• სიხშირე;
• ინტენსივობა (ან რხევის ამპლიტუდა);
• ენერგიის რაოდენობა.

ყველა ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ძირითადი თვისებაა ტალღის სიგრძის სიდიდე (ვაკუუმში), რომელიც ჩვეულებრივ მითითებულია ნანომეტრებში ხილული სინათლის სპექტრისთვის.

თითოეული ნანომეტრი წარმოადგენს მიკრომეტრის მეათასედს და იზომება მანძილით ორ ზედიზედ მწვერვალს (ვერტიკებს) შორის.

ტალღის შესაბამისი გამოსხივების სიხშირე არის სინუსოიდური რხევების რაოდენობა და ტალღის სიგრძის უკუპროპორციულია.

სიხშირე ჩვეულებრივ იზომება ჰერცში. ამრიგად, უფრო გრძელი ტალღის სიგრძე შეესაბამება გამოსხივების უფრო დაბალ სიხშირეს, ხოლო მოკლე ტალღის სიგრძე შეესაბამება გამოსხივების უფრო მაღალ სიხშირეს.

ტალღების ძირითადი თვისებები:

• რეფრაქცია;
• რეფლექსია;
• აბსორბცია;
• ჩარევა.

ელექტრომაგნიტური ტალღის სიჩქარე

ელექტრომაგნიტური ტალღის გავრცელების რეალური სიჩქარე დამოკიდებულია მასალაზე, რომელსაც აქვს საშუალება, მის ოპტიკურ სიმკვრივესა და ისეთი ფაქტორის არსებობაზე, როგორიცაა წნევა.

გარდა ამისა, სხვადასხვა მასალებს აქვთ სხვადასხვა ატომური "შეფუთვის" სიმკვრივე; რაც უფრო ახლოს არიან ისინი, მით უფრო მოკლეა მანძილი და უფრო მაღალია სიჩქარე. შედეგად, ელექტრომაგნიტური ტალღის სიჩქარე დამოკიდებულია მასალაზე, რომლითაც ის მოძრაობს.

მსგავსი ექსპერიმენტები ტარდება ჰადრონულ კოლაიდერში, სადაც გავლენის მთავარი ინსტრუმენტი დამუხტული ნაწილაკია. ელექტრომაგნიტური ფენომენების შესწავლა ხდება იქ კვანტურ დონეზე, როცა სინათლე იშლება უმცირეს ნაწილაკებად - ფოტონებად. მაგრამ კვანტური ფიზიკა ცალკე თემაა.

ფარდობითობის თეორიის მიხედვით, ტალღის გავრცელების უმაღლესი სიჩქარე არ შეიძლება აღემატებოდეს სინათლის სიჩქარეს.მის ნაწერებში სიჩქარის ლიმიტის სასრულობა აღწერა მაქსველმა, ახსნა ეს ახალი ველის - ეთერის არსებობით. თანამედროვე ოფიციალურ მეცნიერებას ჯერ არ შეუსწავლია ასეთი ურთიერთობა.

ელექტრომაგნიტური გამოსხივება და მისი ტიპები

ელექტრომაგნიტური გამოსხივება შედგება ელექტრომაგნიტური ტალღებისგან, რომლებიც შეინიშნება რყევების სახით ელექტრო და მაგნიტურ ველებში, რომლებიც ვრცელდება სინათლის სიჩქარით (300 კმ წამში ვაკუუმში).

როდესაც EM გამოსხივება ურთიერთქმედებს მატერიასთან, მისი ქცევა ხარისხობრივად იცვლება სიხშირის ცვლილებასთან ერთად. რატომ გარდაიქმნება:

1. რადიო გამოცემა.რადიოსიხშირეებზე და მიკროტალღურ სიხშირეებზე, ემ გამოსხივება ურთიერთქმედებს მატერიასთან, ძირითადად, როგორც მუხტების საერთო ნაკრები, რომელიც ნაწილდება დაზარალებული ატომების დიდ რაოდენობაზე.
2. ინფრაწითელი გამოსხივება.დაბალი სიხშირის რადიოსა და მიკროტალღური გამოსხივებისგან განსხვავებით, ინფრაწითელი ემიტერი ჩვეულებრივ ურთიერთქმედებს ცალკეულ მოლეკულებში არსებულ დიპოლებთან, რომლებიც, ვიბრაციისას, იცვლება ქიმიური ბმის ბოლოებში ატომურ დონეზე.
3. ხილული სინათლის გამოსხივება.როდესაც სიხშირე იზრდება ხილულ დიაპაზონში, ფოტონებს აქვთ საკმარისი ენერგია ზოგიერთი ცალკეული მოლეკულის შეკრული სტრუქტურის შესაცვლელად.
4. Ულტრაიისფერი გამოსხივება.სიხშირე იზრდება. ახლა არის საკმარისი ენერგია ულტრაიისფერ ფოტონებში (სამ ვოლტზე მეტი), რათა ორმაგად იმოქმედოს მოლეკულების ობლიგაციებზე, მუდმივად გადაანაწილოს ისინი ქიმიურად.
5. მაიონებელი გამოსხივება.უმაღლეს სიხშირეებზე და ტალღის სიგრძით ყველაზე პატარა. მატერიის მიერ ამ სხივების შთანთქმა გავლენას ახდენს მთელ გამა სპექტრზე. ყველაზე ცნობილი ეფექტი არის რადიაცია.

რა არის ელექტრომაგნიტური ტალღების წყარო

სამყარო, ყველაფრის წარმოშობის ახალგაზრდა თეორიის მიხედვით, გაჩნდა იმპულსის წყალობით. მან გამოუშვა კოლოსალური ენერგია, რასაც დიდი აფეთქება ეწოდა. ასე გაჩნდა პირველი ემ-ტალღა სამყაროს ისტორიაში.

ამჟამად, არეულობის ფორმირების წყაროებია:

• emv ასხივებს ხელოვნურ ვიბრატორს;
• ატომური ჯგუფების ან მოლეკულების ნაწილების ვიბრაციის შედეგი;
• თუ ადგილი აქვს ზემოქმედებას ნივთიერების გარე გარსზე (ატომურ-მოლეკულურ დონეზე);
• სინათლის მსგავსი ეფექტი;
• ბირთვული დაშლის დროს;
• ელექტრონის შენელების შედეგი.

ელექტრომაგნიტური გამოსხივების მასშტაბი და გამოყენება

რადიაციის მასშტაბი ნიშნავს ტალღის სიხშირის ფართო დიაპაზონს 3·10 6 ÷10 -2-დან 10 -9 ÷ 10 -14-მდე.

ელექტრომაგნიტური სპექტრის თითოეულ ნაწილს აქვს გამოყენების ფართო სპექტრი ჩვენს ყოველდღიურ ცხოვრებაში:

1. მცირე სიგრძის ტალღები (მიკროტალღები). ეს ელექტრული ტალღები გამოიყენება როგორც სატელიტური სიგნალი, რადგან მათ შეუძლიათ დედამიწის ატმოსფეროს გვერდის ავლით. ასევე, ოდნავ გაუმჯობესებული ვერსია გამოიყენება სამზარეულოში გასათბობად და მომზადებისთვის - ეს არის მიკროტალღური ღუმელი. მომზადების პრინციპი მარტივია - მიკროტალღური გამოსხივების გავლენით წყლის მოლეკულები შეიწოვება და აჩქარდება, რაც კერძის გაცხელებას იწვევს.
2. ხანგრძლივი პერტურბაციები გამოიყენება რადიო ტექნოლოგიებში (რადიოტალღები). მათი სიხშირე არ იძლევა ღრუბლებსა და ატმოსფეროს გავლის საშუალებას, რისი წყალობითაც ჩვენთვის ხელმისაწვდომია FM რადიო და ტელევიზია.
3. ინფრაწითელი დარღვევა პირდაპირ კავშირშია სიცხესთან. მისი დანახვა თითქმის შეუძლებელია. შეეცადეთ სპეციალური აღჭურვილობის გარეშე შეამჩნიოთ სხივი თქვენი ტელევიზორის, მუსიკალური ცენტრის ან რადიოს დისტანციური მართვის პულტიდან მანქანაში. მოწყობილობები, რომლებსაც შეუძლიათ ასეთი ტალღების წაკითხვა, გამოიყენება ქვეყნების ჯარებში (ღამის ხედვის მოწყობილობა). ასევე ინდუქციურ გაზქურებში სამზარეულოში.
4. ულტრაიისფერი ასევე დაკავშირებულია სითბოსთან. ასეთი გამოსხივების ყველაზე ძლიერი ბუნებრივი „გენერატორი“ მზეა. ულტრაიისფერი გამოსხივების მოქმედების გამო ხდება რუჯის ფორმირება ადამიანის კანზე. მედიცინაში ამ ტიპის ტალღა გამოიყენება ინსტრუმენტების დეზინფექციისთვის, მიკრობების მოსაკლავად და.
5. გამა სხივები არის გამოსხივების ყველაზე ძლიერი ტიპი, რომელშიც კონცენტრირებულია მოკლე ტალღის დარღვევა მაღალი სიხშირით. ელექტრომაგნიტური სპექტრის ამ ნაწილში შემავალი ენერგია სხივებს უფრო დიდ შეღწევადობას აძლევს. გამოიყენება ბირთვულ ფიზიკაში - მშვიდობიანი, ბირთვული იარაღი - საბრძოლო გამოყენება.

ელექტრომაგნიტური ტალღების გავლენა ადამიანის ჯანმრთელობაზე

ადამიანებზე ემვ-ის გავლენის გაზომვა მეცნიერების პასუხისმგებლობაა. მაგრამ თქვენ არ გჭირდებათ სპეციალისტი იყოთ მაიონებელი გამოსხივების ინტენსივობის შესაფასებლად - ის იწვევს ცვლილებებს ადამიანის დნმ-ის დონეზე, რაც იწვევს ისეთ სერიოზულ დაავადებებს, როგორიცაა ონკოლოგია.

გასაკვირი არ არის, რომ ჩერნობილის კატასტროფის მავნე ზემოქმედება ბუნებისთვის ერთ-ერთ ყველაზე საშიშად ითვლება. ოდესღაც ულამაზესი ტერიტორიის რამდენიმე კვადრატული კილომეტრი სრული გამორიცხვის ზონად იქცა. საუკუნის ბოლომდე ჩერნობილის ატომურ ელექტროსადგურზე აფეთქება საშიშია მანამ, სანამ რადიონუკლიდების ნახევარგამოყოფის პერიოდი არ დასრულდება.

ზოგიერთი ტიპის ემვ (რადიო, ინფრაწითელი, ულტრაიისფერი) დიდ ზიანს არ აყენებს ადამიანს და მხოლოდ დისკომფორტს წარმოადგენს. დედამიწის მაგნიტურ ველს ხომ პრაქტიკულად არ ვგრძნობთ, მაგრამ მობილური ტელეფონიდან ემვ შეიძლება გამოიწვიოს თავის ტკივილი (ზემოქმედება ნერვულ სისტემაზე).

იმისათვის, რომ დაიცვათ თქვენი ჯანმრთელობა ელექტრომაგნიტიზმისგან, უბრალოდ უნდა გამოიყენოთ გონივრული სიფრთხილის ზომები. იმის ნაცვლად, რომ ასობით საათი ეთამაშოთ კომპიუტერულ თამაშს, წადით სასეირნოდ.

ეს არის სივრცეში ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების გავრცელების პროცესი.
ელექტრომაგნიტური ტალღები აღწერილია მაქსველის განტოლებებით, რომლებიც საერთოა ელექტრომაგნიტური ფენომენებისთვის. სივრცეში ელექტრული მუხტებისა და დენების არარსებობის შემთხვევაშიც კი, მაქსველის განტოლებებს აქვთ არანულოვანი ამონახსნები. ეს გადაწყვეტილებები აღწერს ელექტრომაგნიტურ ტალღებს.
მუხტებისა და დენების არარსებობის შემთხვევაში, მაქსველის განტოლებები იღებს შემდეგ ფორმას:

,

პირველ ორ განტოლებაზე ოპერაციის rot გამოყენებით, შეგიძლიათ მიიღოთ ცალკეული განტოლებები ელექტრული და მაგნიტური ველების სიძლიერის დასადგენად.

ამ განტოლებებს აქვს ტალღური განტოლებების ტიპიური ფორმა. მათი განლაგება არის შემდეგი ტიპის გამონათქვამების სუპერპოზიცია

სად - გარკვეული ვექტორი, რომელსაც ტალღის ვექტორი ეწოდება? - რიცხვი, რომელსაც ეწოდება ციკლური სიხშირე, ? - ფაზა. რაოდენობები არის ელექტრომაგნიტური ტალღის ელექტრული და მაგნიტური კომპონენტების ამპლიტუდები. ისინი ერთმანეთის პერპენდიკულარული და აბსოლუტური მნიშვნელობით თანაბარია. თითოეული შემოტანილი რაოდენობის ფიზიკური ინტერპრეტაცია მოცემულია ქვემოთ.
ვაკუუმში ელექტრომაგნიტური ტალღა მოძრაობს სიჩქარით, რომელსაც სინათლის სიჩქარე ეწოდება. სინათლის სიჩქარე ფუნდამენტური ფიზიკური მუდმივია, რომელიც აღინიშნება ლათინური ასოებით c. ფარდობითობის თეორიის ძირითადი პოსტულატის მიხედვით, სინათლის სიჩქარე არის ინფორმაციის გადაცემის ან სხეულის მოძრაობის მაქსიმალური შესაძლო სიჩქარე. ეს სიჩქარეა 299,792,458 მ/წმ.
ელექტრომაგნიტური ტალღა ხასიათდება სიხშირით. განასხვავეთ ხაზის სიხშირე? და ციკლური სიხშირე? = 2??. სიხშირიდან გამომდინარე, ელექტრომაგნიტური ტალღები მიეკუთვნება ერთ-ერთ სპექტრულ დიაპაზონს.
ელექტრომაგნიტური ტალღის კიდევ ერთი მახასიათებელია ტალღის ვექტორი. ტალღის ვექტორი განსაზღვრავს ელექტრომაგნიტური ტალღის გავრცელების მიმართულებას, ასევე მის სიგრძეს. ქარის ვექტორის აბსოლუტურ მნიშვნელობას ტალღის რიცხვი ეწოდება.
ელექტრომაგნიტური ტალღის სიგრძე? = 2? / კ,სადაც k არის ტალღის რიცხვი.
ელექტრომაგნიტური ტალღის სიგრძე დაკავშირებულია სიხშირესთან დისპერსიის კანონით. სიცარიელეში, ეს კავშირი მარტივია:

?? = გ.

ეს თანაფარდობა ხშირად იწერება როგორც

? = გ კ.

ელექტრომაგნიტური ტალღები იგივე სიხშირით და ტალღის ვექტორით შეიძლება განსხვავდებოდეს ფაზაში.
ვაკუუმში, ელექტრომაგნიტური ტალღის ელექტრული და მაგნიტური ველების სიძლიერის ვექტორები აუცილებლად პერპენდიკულარულია ტალღის გავრცელების მიმართულებაზე. ასეთ ტალღებს განივი ტალღები ეწოდება. მათემატიკურად, ეს აღწერილია განტოლებებით და . გარდა ამისა, ელექტრული და მაგნიტური ველის სიძლიერე ერთმანეთის პერპენდიკულარულია და სივრცის ნებისმიერ წერტილში ყოველთვის ტოლია აბსოლუტური მნიშვნელობით: E = H. თუ კოორდინატთა სისტემას აირჩევთ ისე, რომ z ღერძი ემთხვევა გავრცელების მიმართულებას. ელექტრომაგნიტური ტალღის მიმართ, არსებობს ორი განსხვავებული შესაძლებლობა ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორებისთვის. თუ ეკლექტიკური ველი მიმართულია x ღერძის გასწვრივ, მაშინ მაგნიტური ველი მიმართული იქნება y ღერძის გასწვრივ და პირიქით. ეს ორი განსხვავებული შესაძლებლობა არ არის ურთიერთგამომრიცხავი და შეესაბამება ორ განსხვავებულ პოლარიზაციას. ეს საკითხი უფრო დეტალურად არის განხილული სტატიაში ტალღების პოლარიზაცია.
სპექტრული დიაპაზონი შერჩეული ხილული შუქით სიხშირის ან ტალღის სიგრძის მიხედვით (ეს რაოდენობები დაკავშირებულია), ელექტრომაგნიტური ტალღები კლასიფიცირდება სხვადასხვა დიაპაზონში. სხვადასხვა დიაპაზონის ტალღები ფიზიკურ სხეულებთან სხვადასხვა გზით ურთიერთობენ.
ელექტრომაგნიტური ტალღები ყველაზე დაბალი სიხშირით (ან ყველაზე გრძელი ტალღის სიგრძით) მოიხსენიება როგორც რადიოს დიაპაზონი.რადიოს ზოლი გამოიყენება სიგნალების გადასაცემად რადიოს, ტელევიზიის, მობილური ტელეფონების დისტანციაზე. რადარი მუშაობს რადიოს დიაპაზონში. რადიოს დიაპაზონი იყოფა მეტრად, დიცემეტრად, სანტიმეტრად, მილიმეტრად, რაც დამოკიდებულია ელექტრომაგნიტური ტალღის სიგრძეზე.
ელექტრომაგნიტური ტალღები სავარაუდოდ მიეკუთვნება ინფრაწითელ დიაპაზონს. ინფრაწითელ დიაპაზონში დევს სხეულის თერმული გამოსხივება. ამ ვიბრაციის რეგისტრაცია არის ღამის ხედვის მოწყობილობების მუშაობის საფუძველი. ინფრაწითელი ტალღები გამოიყენება სხეულებში თერმული ვიბრაციების შესასწავლად და ხელს უწყობს მყარი ნივთიერებების, აირების და სითხეების ატომური სტრუქტურის დადგენას.
ელექტრომაგნიტური გამოსხივება ტალღის სიგრძით 400 ნმ-დან 800 ნმ-მდე მიეკუთვნება ხილული სინათლის დიაპაზონს. ხილულ სინათლეს აქვს სხვადასხვა ფერები, რაც დამოკიდებულია სიხშირისა და ტალღის სიგრძის მიხედვით.
400 ნმ-ზე ნაკლები ტალღის სიგრძე ეწოდება ულტრაიისფერი.ადამიანის თვალი მათ არ განასხვავებს, თუმცა მათი თვისებები არ განსხვავდება ხილული დიაპაზონის ტალღების თვისებებისგან. ასეთი სინათლის კვანტების მაღალი სიხშირე და, შესაბამისად, ენერგია იწვევს ულტრაიისფერი ტალღების უფრო დამანგრეველ მოქმედებას ბიოლოგიურ ობიექტებზე. დედამიწის ზედაპირი დაცულია ულტრაიისფერი ტალღების მავნე ზემოქმედებისგან ოზონის ფენით. დამატებითი დაცვისთვის ბუნებამ ადამიანებს მუქი კანი აჩუქა. თუმცა, ადამიანს სჭირდება ულტრაიისფერი სხივები D ვიტამინის გამოსამუშავებლად. სწორედ ამიტომ, ჩრდილოეთ განედებში, სადაც ულტრაიისფერი ტალღების ინტენსივობა ნაკლებად ინტენსიურია, დაკარგეს კანის მუქი ფერი.
უფრო მაღალი სიხშირის ელექტრომაგნიტური ტალღებია რენტგენიდიაპაზონი. მათ ასე უწოდებენ, რადგან ისინი აღმოაჩინა რენტგენმა, სწავლობდა რადიაციას, რომელიც წარმოიქმნება ელექტრონების შენელების დროს. უცხოურ ლიტერატურაში ასეთ ტალღებს ე.წ რენტგენის სხივებიპატივი სცეს რენტგენის სურვილს, რომ სხივებმა მას სახელი არ დაარქვას. რენტგენის ტალღები სუსტად ურთიერთქმედებენ მატერიასთან, უფრო ძლიერად შეიწოვება იქ, სადაც სიმკვრივე მეტია. ეს ფაქტი გამოიყენება მედიცინაში რენტგენის ფლუოროგრაფიისთვის. რენტგენის ტალღები ასევე გამოიყენება ელემენტარული ანალიზისა და კრისტალური სხეულების სტრუქტურის შესასწავლად.
აქვს ყველაზე მაღალი სიხშირე და ყველაზე მოკლე სიგრძე ?-სხივები.ასეთი სხივები წარმოიქმნება ბირთვული რეაქციების და ელემენტარულ ნაწილაკებს შორის რეაქციების შედეგად. ?-სხივები დიდ დესტრუქციულ გავლენას ახდენს ბიოლოგიურ ობიექტებზე. თუმცა, ისინი გამოიყენება ფიზიკაში ატომის ბირთვის სხვადასხვა მახასიათებლების შესასწავლად.
ელექტრომაგნიტური ტალღის ენერგია განისაზღვრება ელექტრული და მაგნიტური ველების ენერგიების ჯამით. ენერგიის სიმკვრივე სივრცის გარკვეულ წერტილში მოცემულია:

.

დროის საშუალო ენერგიის სიმკვრივე უდრის.

,

სადაც E 0 = H 0 არის ტალღის ამპლიტუდა.
ელექტრომაგნიტური ტალღის ენერგიის ნაკადის სიმკვრივეს დიდი მნიშვნელობა აქვს. კერძოდ, ის განსაზღვრავს მანათობელ ნაკადს ოპტიკაში. ელექტრომაგნიტური ტალღის ენერგიის ნაკადის სიმკვრივე მოცემულია Umov-Poynting ვექტორით.

ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელებას გარემოში აქვს მთელი რიგი მახასიათებლები ვაკუუმში გავრცელებასთან შედარებით. ეს მახასიათებლები დაკავშირებულია საშუალების თვისებებთან და ზოგადად დამოკიდებულია ელექტრომაგნიტური ტალღის სიხშირეზე. ტალღის ელექტრული და მაგნიტური კომპონენტები იწვევს გარემოს პოლარიზაციას და მაგნიტიზაციას. მედიუმის ეს რეაქცია არ არის იგივე დაბალი და მაღალი სიხშირის შემთხვევაში. ელექტრომაგნიტური ტალღის დაბალი სიხშირით, ნივთიერების ელექტრონებს და იონებს აქვთ დრო, რომ რეაგირება მოახდინონ ელექტრული და მაგნიტური ველების ინტენსივობის ცვლილებებზე. მედიუმის რეაქცია დროებით რყევებს ტალღებად ასახავს. მაღალი სიხშირით, ნივთიერების ელექტრონებსა და იონებს არ აქვთ დრო, რომ გადავიდნენ ტალღის ველების რხევის პერიოდში და, შესაბამისად, საშუალო პოლარიზაცია და მაგნიტიზაცია გაცილებით ნაკლებია.
დაბალი სიხშირის ელექტრომაგნიტური ველი არ აღწევს ლითონებში, სადაც არის ბევრი თავისუფალი ელექტრონი, რომლებიც ამგვარად გადაადგილდებიან, მთლიანად ახშობენ ელექტრომაგნიტურ ტალღას. ელექტრომაგნიტური ტალღა იწყებს ლითონში შეღწევას გარკვეული სიხშირეზე მეტი სიხშირით, რომელსაც პლაზმური სიხშირე ეწოდება. პლაზმურ სიხშირეზე დაბალ სიხშირეზე ელექტრომაგნიტურ ტალღას შეუძლია შეაღწიოს ლითონის ზედაპირულ ფენაში. ამ ფენომენს კანის ეფექტი ეწოდება.
დიელექტრიკაში იცვლება ელექტრომაგნიტური ტალღის დისპერსიის კანონი. თუ ელექტრომაგნიტური ტალღები მუდმივი ამპლიტუდით ვრცელდება ვაკუუმში, მაშინ გარემოში ისინი იშლება შთანთქმის გამო. ამ შემთხვევაში, ტალღის ენერგია გადაეცემა საშუალო ელექტრონებს ან იონებს. საერთო ჯამში, დისპერსიის კანონი მაგნიტური ეფექტების არარსებობის შემთხვევაში იღებს ფორმას

სადაც ტალღის რიცხვი k არის მთლიანი რთული სიდიდე, რომლის წარმოსახვითი ნაწილი აღწერს ელექტრომაგნიტური ტალღის ამპლიტუდის შემცირებას, არის საშუალო სიხშირეზე დამოკიდებული კომპლექსური გამტარობა.
ანისოტროპულ გარემოში ელექტრული და მაგნიტური ველების ვექტორების მიმართულება სულაც არ არის პერპენდიკულარული ტალღის გავრცელების მიმართულებაზე. ამასთან, ელექტრული და მაგნიტური ინდუქციის ვექტორების მიმართულება ინარჩუნებს ამ თვისებას.
გარემოში, გარკვეულ პირობებში, სხვა ტიპის ელექტრომაგნიტური ტალღა შეიძლება გავრცელდეს - გრძივი ელექტრომაგნიტური ტალღა, რომლისთვისაც ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორის მიმართულება ემთხვევა ტალღის გავრცელების მიმართულებას.
მეოცე საუკუნის დასაწყისში, შავი სხეულის რადიაციის სპექტრის ასახსნელად, მაქს პლანკმა თქვა, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღები გამოიყოფა კვანტებით სიხშირის პროპორციული ენერგიით. რამდენიმე წლის შემდეგ, ალბერტ აინშტაინმა, ახსნა ფოტოელექტრული ეფექტის ფენომენი, გააფართოვა ეს იდეა იმ ვარაუდით, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღები შეიწოვება იმავე კვანტებით. ამრიგად, გაირკვა, რომ ელექტრომაგნიტური ტალღები ხასიათდება გარკვეული თვისებებით, რომლებიც ადრე მიეკუთვნებოდა მატერიალურ ნაწილაკებს, კორპუსკულებს.
ამ იდეას კორპუსკულარულ-ტალღურ დუალიზმი ეწოდება.

ელექტრომაგნიტური ტალღები (რომელთა ცხრილი ქვემოთ იქნება მოცემული) არის მაგნიტური და ელექტრული ველების არეულობა, რომლებიც განაწილებულია სივრცეში. მათი რამდენიმე სახეობა არსებობს. ფიზიკა ამ დარღვევების შესწავლაა. ელექტრომაგნიტური ტალღები იქმნება იმის გამო, რომ ელექტრული ალტერნატიული ველი წარმოქმნის მაგნიტურ ველს და ეს, თავის მხრივ, წარმოქმნის ელექტრულ ველს.

კვლევის ისტორია

პირველი თეორიები, რომლებიც შეიძლება ჩაითვალოს ელექტრომაგნიტური ტალღების შესახებ ჰიპოთეზის უძველეს ვერსიებად, თარიღდება სულ მცირე ჰაიგენსის დროიდან. იმ პერიოდში ვარაუდებმა მიაღწიეს მკვეთრ რაოდენობრივ განვითარებას. ჰაიგენსმა 1678 წელს გამოაქვეყნა თეორიის ერთგვარი „მოხაზულობა“ – „ტრაქტატი სინათლის შესახებ“. 1690 წელს მან ასევე გამოაქვეყნა კიდევ ერთი ღირსშესანიშნავი ნაშრომი. მასში გამოიკვეთა ასახვის, რეფრაქციის თვისებრივი თეორია იმ ფორმით, რომლითაც ის ჯერ კიდევ არის წარმოდგენილი სასკოლო სახელმძღვანელოებში („ელექტრომაგნიტური ტალღები“, მე-9 კლასი).

ამავე დროს ჩამოყალიბდა ჰაიგენსის პრინციპი. მისი დახმარებით შესაძლებელი გახდა ტალღის ფრონტის მოძრაობის შესწავლა. ეს პრინციპი შემდგომში განვითარდა ფრენელის ნაშრომებში. ჰიუგენს-ფრენელის პრინციპს განსაკუთრებული მნიშვნელობა ჰქონდა დიფრაქციის თეორიაში და სინათლის ტალღის თეორიაში.

1660-1670-იან წლებში ჰუკმა და ნიუტონმა დიდი ექსპერიმენტული და თეორიული წვლილი შეიტანეს კვლევაში. ვინ აღმოაჩინა ელექტრომაგნიტური ტალღები? ვინ ჩაატარა მათი არსებობის დამადასტურებელი ექსპერიმენტები? რა არის ელექტრომაგნიტური ტალღების ტიპები? ამის შესახებ მოგვიანებით.

მაქსველის გამართლება

სანამ ვისაუბრებდეთ იმაზე, თუ ვინ აღმოაჩინა ელექტრომაგნიტური ტალღები, უნდა ითქვას, რომ პირველი მეცნიერი, რომელმაც საერთოდ იწინასწარმეტყველა მათი არსებობა, იყო ფარადეი. მან წამოაყენა თავისი ჰიპოთეზა 1832 წელს. თეორია მოგვიანებით მაქსველმა შეიმუშავა. 1865 წლისთვის მან დაასრულა ეს სამუშაო. შედეგად, მაქსველმა თეორია მკაცრად მათემატიკურად გააფორმა, დაასაბუთა განსახილველი ფენომენების არსებობა. მან ასევე განსაზღვრა ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელების სიჩქარე, რომელიც დაემთხვა სინათლის სიჩქარის მაშინ გამოყენებულ მნიშვნელობას. ამან, თავის მხრივ, საშუალება მისცა დაემტკიცებინა ჰიპოთეზა, რომ სინათლე განსახილველი რადიაციის ერთ-ერთი სახეობაა.

ექსპერიმენტული აღმოჩენა

მაქსველის თეორიამ თავისი დადასტურება ჰერცის ექსპერიმენტებში 1888 წელს იპოვა. აქვე უნდა ითქვას, რომ გერმანელმა ფიზიკოსმა ექსპერიმენტები ჩაატარა თეორიის გაუქმების მიზნით, მიუხედავად მისი მათემატიკური დასაბუთებისა. თუმცა, თავისი ექსპერიმენტების წყალობით, ჰერცი გახდა პირველი, ვინც აღმოაჩინა ელექტრომაგნიტური ტალღები პრაქტიკაში. გარდა ამისა, ექსპერიმენტების დროს მეცნიერმა გამოავლინა რადიაციის თვისებები და მახასიათებლები.

ჰერცმა მიიღო ელექტრომაგნიტური რხევები და ტალღები ვიბრატორში სწრაფად ცვალებადი ნაკადის იმპულსების სერიის აგზნებით გაზრდილი ძაბვის წყაროს გამოყენებით. მაღალი სიხშირის ნაკადების აღმოჩენა შესაძლებელია მარყუჟის გამოყენებით. ამ შემთხვევაში, რხევის სიხშირე იქნება უფრო მაღალი, უფრო მაღალია მისი ტევადობა და ინდუქციურობა. მაგრამ ამავე დროს, მაღალი სიხშირე არ არის ინტენსიური ნაკადის გარანტი. თავისი ექსპერიმენტების ჩასატარებლად ჰერცმა გამოიყენა საკმაოდ მარტივი მოწყობილობა, რომელსაც დღეს "ჰერცის ვიბრატორს" უწოდებენ. მოწყობილობა არის ღია ტიპის რხევითი წრე.

ჰერცის გამოცდილების დიაგრამა

რადიაციის რეგისტრაცია განხორციელდა მიმღები ვიბრატორის გამოყენებით. ამ მოწყობილობას ისეთივე დიზაინი ჰქონდა, როგორც რადიაციული მოწყობილობა. ელექტრული ალტერნატიული ველის ელექტრომაგნიტური ტალღის ზემოქმედებით მიმღებ მოწყობილობაში აღიძრა დენის რხევა. თუ ამ მოწყობილობაში მისი ბუნებრივი სიხშირე და დინების სიხშირე დაემთხვა, მაშინ გაჩნდა რეზონანსი. შედეგად, მიმღებ მოწყობილობაში მოხდა დარღვევები უფრო დიდი ამპლიტუდით. მკვლევარმა ისინი აღმოაჩინა გამტარებს შორის ნაპერწკლების დაკვირვებით მცირე უფსკრულით.

ამრიგად, ჰერცი გახდა პირველი, ვინც აღმოაჩინა ელექტრომაგნიტური ტალღები, დაამტკიცა მათი უნარი კარგად აისახოს დირიჟორებიდან. მან პრაქტიკულად დაასაბუთა მდგარი რადიაციის წარმოქმნა. გარდა ამისა, ჰერცმა განსაზღვრა ჰაერში ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელების სიჩქარე.

მახასიათებლების შესწავლა

ელექტრომაგნიტური ტალღები ვრცელდება თითქმის ყველა მედიაში. სივრცეში, რომელიც სავსეა მატერიით, რადიაცია ზოგიერთ შემთხვევაში შეიძლება საკმაოდ კარგად განაწილდეს. მაგრამ ამავე დროს ისინი გარკვეულწილად ცვლიან თავიანთ ქცევას.

ვაკუუმში ელექტრომაგნიტური ტალღები განისაზღვრება შესუსტების გარეშე. ისინი ნაწილდება ნებისმიერ, თვითნებურად დიდ მანძილზე. ტალღების ძირითადი მახასიათებლებია პოლარიზაცია, სიხშირე და სიგრძე. თვისებების აღწერა ხორციელდება ელექტროდინამიკის ფარგლებში. თუმცა, ფიზიკის უფრო სპეციფიკური ფილიალი ეხება რადიაციის მახასიათებლებს სპექტრის გარკვეულ რეგიონებში. ეს მოიცავს, მაგალითად, ოპტიკას.

მაღალი ენერგიის განყოფილება ეხება მოკლე ტალღის სპექტრული ბოლოების მძიმე ელექტრომაგნიტური გამოსხივების შესწავლას. თანამედროვე იდეების გათვალისწინებით, დინამიკა წყვეტს დამოუკიდებელი დისციპლინას და გაერთიანებულია ერთ თეორიაში.

თვისებების შესწავლაში გამოყენებული თეორიები

დღესდღეობით არსებობს სხვადასხვა მეთოდი, რომელიც ხელს უწყობს რხევების გამოვლინებებისა და თვისებების მოდელირებას და შესწავლას. დადასტურებული და დასრულებული თეორიებიდან ყველაზე ფუნდამენტურია კვანტური ელექტროდინამიკა. მისგან, გარკვეული გამარტივების საშუალებით, შესაძლებელი ხდება სხვადასხვა სფეროში ფართოდ გავრცელებული შემდეგი მეთოდების მიღება.

შედარებით დაბალი სიხშირის გამოსხივების აღწერა მაკროსკოპულ გარემოში ხორციელდება კლასიკური ელექტროდინამიკის გამოყენებით. იგი ეფუძნება მაქსველის განტოლებებს. ამავდროულად, არის გამარტივებები აპლიკაციებში. ოპტიკური კვლევა იყენებს ოპტიკას. ტალღის თეორია გამოიყენება იმ შემთხვევებში, როდესაც ოპტიკური სისტემის ზოგიერთი ნაწილი ზომით ახლოს არის ტალღის სიგრძესთან. კვანტური ოპტიკა გამოიყენება, როდესაც აუცილებელია ფოტონების გაფანტვისა და შთანთქმის პროცესები.

გეომეტრიული ოპტიკური თეორია არის შემზღუდველი შემთხვევა, როდესაც ტალღის სიგრძის უგულებელყოფა დაშვებულია. ასევე არსებობს რამდენიმე გამოყენებითი და ფუნდამენტური განყოფილება. მათ შორისაა, მაგალითად, ასტროფიზიკა, ვიზუალური აღქმისა და ფოტოსინთეზის ბიოლოგია და ფოტოქიმია. როგორ არის კლასიფიცირებული ელექტრომაგნიტური ტალღები? ქვემოთ მოცემულია ცხრილი, რომელიც ასახავს ჯგუფებად განაწილებას.

კლასიფიკაცია

არსებობს ელექტრომაგნიტური ტალღების სიხშირის დიაპაზონი. მათ შორის არ არის მკვეთრი გადასვლები, ზოგჯერ ისინი ერთმანეთს ეფარება. მათ შორის საზღვრები საკმაოდ თვითნებურია. იმის გამო, რომ ნაკადი ნაწილდება მუდმივად, სიხშირე მკაცრად ასოცირდება სიგრძესთან. ქვემოთ მოცემულია ელექტრომაგნიტური ტალღების დიაპაზონი.

ულტრამოკლე გამოსხივება ჩვეულებრივ იყოფა მიკრომეტრებად (სუბმილიმეტრებად), მილიმეტრებად, სანტიმეტრებად, დეციმეტრებად, მეტრებად. თუ ელექტრომაგნიტური გამოსხივება მეტრზე ნაკლებია, მაშინ მას ჩვეულებრივ უწოდებენ ულტრა მაღალი სიხშირის რხევას (SHF).

ელექტრომაგნიტური ტალღების სახეები

ზემოთ არის ელექტრომაგნიტური ტალღების დიაპაზონი. რა სახის ნაკადებია? ჯგუფში შედის გამა და რენტგენი. ამავე დროს, უნდა ითქვას, რომ როგორც ულტრაიისფერ, ისე ხილულ სინათლესაც კი შეუძლია ატომების მაიონიზაცია. საზღვრები, რომლებშიც განლაგებულია გამა და რენტგენის ნაკადი, განისაზღვრება საკმაოდ პირობითად. 20 eV - 0.1 MeV ლიმიტები მიღებულია როგორც ზოგადი ორიენტაცია. ვიწრო გაგებით გამა ნაკადებს გამოყოფს ბირთვი, რენტგენის ნაკადები გამოიყოფა ელექტრონული ატომური გარსის მიერ დაბალი ორბიტებიდან ელექტრონების გამოდევნის პროცესში. თუმცა, ეს კლასიფიკაცია არ გამოიყენება ბირთვების და ატომების მონაწილეობის გარეშე წარმოქმნილ მყარ რადიაციაზე.

რენტგენის ნაკადები წარმოიქმნება, როდესაც დამუხტული სწრაფი ნაწილაკები (პროტონები, ელექტრონები და ა.შ.) შენელდება და ატომური ელექტრონული გარსების შიგნით მიმდინარე პროცესების შედეგად. გამა რხევები წარმოიქმნება ატომების ბირთვებში მიმდინარე პროცესების შედეგად და ელემენტარული ნაწილაკების ტრანსფორმაციის დროს.

რადიო ნაკადები

სიგრძის დიდი მნიშვნელობის გამო, ეს ტალღები შეიძლება ჩაითვალოს გარემოს ატომისტური სტრუქტურის გათვალისწინების გარეშე. ერთადერთი გამონაკლისი არის უმოკლესი ნაკადები, რომლებიც მიმდებარედ არიან სპექტრის ინფრაწითელ რეგიონთან. რადიოს დიაპაზონში, რხევების კვანტური თვისებები საკმაოდ სუსტად ვლინდება. მიუხედავად ამისა, ისინი მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული, მაგალითად, მოლეკულური დროისა და სიხშირის სტანდარტების გაანალიზებისას, აღჭურვილობის გაციებისას რამდენიმე კელვინის ტემპერატურამდე.

კვანტური თვისებები ასევე მხედველობაში მიიღება ოსცილატორებისა და გამაძლიერებლების აღწერისას მილიმეტრისა და სანტიმეტრის დიაპაზონში. რადიო ნაკადი იქმნება შესაბამისი სიხშირის გამტარებლების მეშვეობით ალტერნატიული დენის მოძრაობის დროს. სივრცეში გამვლელი ელექტრომაგნიტური ტალღა აღაგზნებს შესაბამის ტალღას. ეს თვისება გამოიყენება რადიო ინჟინერიაში ანტენების დიზაინში.

ხილული ნაკადები

ულტრაიისფერი და ინფრაწითელი ხილული გამოსხივება ამ სიტყვის ფართო გაგებით არის სპექტრის ეგრეთ წოდებული ოპტიკური ნაწილი. ამ რეგიონის შერჩევა განისაზღვრება არა მხოლოდ შესაბამისი ზონების სიახლოვით, არამედ კვლევაში გამოყენებული და ძირითადად ხილული სინათლის შესწავლისას განვითარებული ინსტრუმენტების მსგავსებით. ეს მოიცავს, კერძოდ, სარკეებს და ლინზებს რადიაციის ფოკუსირებისთვის, დიფრაქციული ბადეები, პრიზმები და სხვა.

ოპტიკური ტალღების სიხშირე შედარებულია მოლეკულებისა და ატომების სიხშირეებთან, ხოლო მათი სიგრძე შედარებულია მოლეკულათაშორის დისტანციებთან და მოლეკულურ ზომებთან. მაშასადამე, ფენომენები, რომლებიც გამოწვეულია მატერიის ატომისტური სტრუქტურით, მნიშვნელოვანი ხდება ამ სფეროში. ამავე მიზეზით, სინათლეს, ტალღურ თვისებებთან ერთად, აქვს კვანტური თვისებებიც.

ოპტიკური ნაკადების გაჩენა

ყველაზე ცნობილი წყაროა მზე. ვარსკვლავის ზედაპირს (ფოტოსფერო) აქვს 6000 კელვინის ტემპერატურა და ასხივებს კაშკაშა თეთრ შუქს. უწყვეტი სპექტრის ყველაზე მაღალი მნიშვნელობა განლაგებულია „მწვანე“ ზონაში - 550 ნმ. ასევე არის მაქსიმალური ვიზუალური მგრძნობელობა. ოპტიკურ დიაპაზონში რხევები ხდება სხეულების გაცხელებისას. ამიტომ ინფრაწითელ ნაკადებს ასევე უწოდებენ თერმულ ნაკადებს.

რაც უფრო ძლიერია სხეულის გათბობა, მით უფრო მაღალია სიხშირე, სადაც არის სპექტრის მაქსიმუმი. ტემპერატურის გარკვეული მატებით, შეინიშნება სითბო (ნათება ხილულ დიაპაზონში). ამ შემთხვევაში ჯერ წითელი ჩნდება, შემდეგ ყვითელი და ა.შ. ოპტიკური ნაკადების შექმნა და რეგისტრაცია შეიძლება მოხდეს ბიოლოგიურ და ქიმიურ რეაქციებში, რომელთაგან ერთ-ერთი გამოიყენება ფოტოგრაფიაში. დედამიწაზე მცხოვრები არსებების უმეტესობისთვის ფოტოსინთეზი მოქმედებს როგორც ენერგიის წყარო. ეს ბიოლოგიური რეაქცია მცენარეებში ხდება მზის ოპტიკური გამოსხივების გავლენის ქვეშ.

ელექტრომაგნიტური ტალღების მახასიათებლები

საშუალო და წყაროს თვისებები გავლენას ახდენს ნაკადების მახასიათებლებზე. ეს ადგენს, კერძოდ, ველების დროზე დამოკიდებულებას, რომელიც განსაზღვრავს ნაკადის ტიპს. მაგალითად, როდესაც ვიბრატორიდან მანძილი იცვლება (რაც იზრდება), გამრუდების რადიუსი უფრო დიდი ხდება. შედეგად, წარმოიქმნება თვითმფრინავის ელექტრომაგნიტური ტალღა. მატერიასთან ურთიერთქმედება ასევე სხვადასხვა გზით ხდება.

ნაკადების შთანთქმის და გამოსხივების პროცესები, როგორც წესი, შეიძლება აღწერილი იყოს კლასიკური ელექტროდინამიკური ურთიერთობების გამოყენებით. ოპტიკური რეგიონის ტალღებისთვის და მძიმე სხივებისთვის, მით უმეტეს, გასათვალისწინებელია მათი კვანტური ბუნება.

ნაკადის წყაროები

ფიზიკური განსხვავების მიუხედავად, ყველგან - რადიოაქტიურ ნივთიერებაში, სატელევიზიო გადამცემში, ინკანდესენტურ ნათურაში - ელექტრომაგნიტური ტალღები აღფრთოვანებულია ელექტრული მუხტებით, რომლებიც მოძრაობენ აჩქარებით. არსებობს ორი ძირითადი ტიპის წყარო: მიკროსკოპული და მაკროსკოპული. პირველში ხდება დამუხტული ნაწილაკების მკვეთრი გადასვლა ერთი დონიდან მეორეზე მოლეკულების ან ატომების შიგნით.

მიკროსკოპული წყაროები ასხივებენ რენტგენის, გამა, ულტრაიისფერი, ინფრაწითელი, ხილული და ზოგიერთ შემთხვევაში გრძელტალღოვან გამოსხივებას. ამ უკანასკნელის მაგალითია წყალბადის სპექტრის ხაზი, რომელიც შეესაბამება 21 სმ ტალღას.ამ მოვლენას განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს რადიოასტრონომიაში.

მაკროსკოპული წყაროები არის ემიტერები, რომლებშიც გამტარების თავისუფალი ელექტრონები ასრულებენ პერიოდულ სინქრონულ რხევებს. ამ კატეგორიის სისტემებში ნაკადები წარმოიქმნება მილიმეტრიდან ყველაზე გრძელამდე (ელექტრო ხაზებში).

ნაკადების სტრუქტურა და სიძლიერე

აჩქარებით და პერიოდულად ცვალებადი დენები ერთმანეთზე მოქმედებს გარკვეული ძალებით. მიმართულება და მათი სიდიდე დამოკიდებულია ისეთ ფაქტორებზე, როგორიცაა დენებისა და მუხტების შემცველი რეგიონის ზომა და კონფიგურაცია, მათი შედარებითი მიმართულება და სიდიდე. მნიშვნელოვანი ეფექტი აქვს კონკრეტული საშუალების ელექტრულ მახასიათებლებს, აგრეთვე მუხტების კონცენტრაციის და წყაროს დენების განაწილების ცვლილებებს.

პრობლემის განცხადების ზოგადი სირთულის გამო შეუძლებელია ძალთა კანონის წარმოდგენა ერთი ფორმულის სახით. სტრუქტურა, რომელსაც ელექტრომაგნიტური ველი ეწოდება და, საჭიროების შემთხვევაში, მათემატიკური ობიექტად განიხილება, განისაზღვრება მუხტებისა და დენების განაწილებით. ის, თავის მხრივ, იქმნება მოცემული წყაროს მიერ, სასაზღვრო პირობების გათვალისწინებით. პირობები განისაზღვრება ურთიერთქმედების ზონის ფორმით და მასალის მახასიათებლებით. თუ ჩვენ ვსაუბრობთ შეუზღუდავ სივრცეზე, ეს გარემოებები დამატებულია. ასეთ შემთხვევებში რადიაციული მდგომარეობა მოქმედებს როგორც სპეციალური დამატებითი მდგომარეობა. ამის გამო უსასრულობაში ველის „სწორი“ ქცევა გარანტირებულია.

სწავლის ვადები

ლომონოსოვი თავის ზოგიერთ დებულებაში ითვალისწინებს ელექტრომაგნიტური ველის თეორიის გარკვეულ პოსტულატებს: ნაწილაკების „ბრუნვის“ (ბრუნვის) მოძრაობას, სინათლის „რხევად“ (ტალღის) თეორიას, მის საერთოობას ელექტროენერგიის ბუნებასთან და ა.შ. ინფრაწითელი. ნაკადები აღმოაჩინეს 1800 წელს ჰერშელმა (ინგლისელმა მეცნიერებმა), ხოლო მომდევნო, 1801 წელს, ულტრაიისფერი აღწერა რიტერმა. ულტრაიისფერ დიაპაზონზე მოკლე რადიაცია აღმოაჩინა რენტგენმა 1895 წელს, 8 ნოემბერს. შემდგომში მას რენტგენი ეწოდა.

ელექტრომაგნიტური ტალღების გავლენა მრავალი მეცნიერის მიერ იქნა შესწავლილი. თუმცა ნარკევიჩ-იოდკო (ბელორუსიელი მეცნიერი) იყო პირველი, ვინც გამოიკვლია ნაკადების შესაძლებლობები და მათი ფარგლები. მან შეისწავლა ნაკადების თვისებები პრაქტიკულ მედიცინასთან მიმართებაში. გამა გამოსხივება აღმოაჩინა პოლ უილარდმა 1900 წელს. იმავე პერიოდში პლანკმა ჩაატარა შავი სხეულის თვისებების თეორიული კვლევები. შესწავლის პროცესში მან აღმოაჩინა პროცესის კვანტური ბუნება. მისი ნამუშევარი განვითარების დასაწყისი იყო. შემდგომში გამოიცა პლანკისა და აინშტაინის რამდენიმე ნაშრომი. მათმა კვლევამ გამოიწვია ისეთი კონცეფციის ჩამოყალიბება, როგორიცაა ფოტონი. ეს, თავის მხრივ, აღნიშნა ელექტრომაგნიტური ნაკადების კვანტური თეორიის შექმნის დასაწყისი. მისი განვითარება გაგრძელდა მეოცე საუკუნის წამყვანი მეცნიერების ნაშრომებში.

შემდგომმა კვლევამ და მუშაობამ ელექტრომაგნიტური გამოსხივების კვანტურ თეორიაზე და მის მატერიასთან ურთიერთქმედებაზე საბოლოოდ განაპირობა კვანტური ელექტროდინამიკის ფორმირება იმ სახით, როგორშიც ის დღეს არსებობს. ამ საკითხის შესწავლაში ჩართულ გამოჩენილ მეცნიერებს შორის, აინშტაინისა და პლანკის გარდა, უნდა აღინიშნოს ბორი, ბოზი, დირაკი, დე ბროლი, ჰაიზენბერგი, ტომონაგა, შვინგერი, ფეინმანი.

დასკვნა

ფიზიკის მნიშვნელობა თანამედროვე სამყაროში საკმაოდ დიდია. თითქმის ყველაფერი, რაც დღეს გამოიყენება ადამიანის ცხოვრებაში, დიდი მეცნიერების კვლევის პრაქტიკული გამოყენების წყალობით გამოჩნდა. ელექტრომაგნიტური ტალღების აღმოჩენამ და მათმა შესწავლამ, კერძოდ, განაპირობა ჩვეულებრივი, მოგვიანებით კი მობილური ტელეფონების, რადიო გადამცემების შექმნა. ასეთი თეორიული ცოდნის პრაქტიკულ გამოყენებას განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს მედიცინის, მრეწველობისა და ტექნოლოგიების სფეროში.

ეს ფართო გამოყენება განპირობებულია მეცნიერების რაოდენობრივი ბუნებით. ყველა ფიზიკური ექსპერიმენტი ეფუძნება გაზომვებს, შესწავლილი ფენომენის თვისებების შედარებას არსებულ სტანდარტებთან. სწორედ ამ მიზნით დისციპლინის ფარგლებში შემუშავდა საზომი ხელსაწყოებისა და ერთეულების კომპლექსი. რიგი კანონზომიერებები საერთოა ყველა არსებული მატერიალური სისტემისთვის. მაგალითად, ენერგიის შენარჩუნების კანონები განიხილება ზოგად ფიზიკურ კანონებად.

მეცნიერებას მთლიანობაში ხშირ შემთხვევაში ფუნდამენტური ეწოდება. ეს, უპირველეს ყოვლისა, განპირობებულია იმით, რომ სხვა დისციპლინები იძლევა აღწერილობებს, რომლებიც, თავის მხრივ, ემორჩილებიან ფიზიკის კანონებს. ასე რომ, ქიმიაში შეისწავლება ატომები, მათგან წარმოქმნილი ნივთიერებები და გარდაქმნები. მაგრამ სხეულების ქიმიური თვისებები განისაზღვრება მოლეკულების და ატომების ფიზიკური მახასიათებლებით. ეს თვისებები აღწერს ფიზიკის ისეთ დარგებს, როგორიცაა ელექტრომაგნეტიზმი, თერმოდინამიკა და სხვა.