2. Opíšte Hertzove skúsenosti s detekciou elektromagnetických vĺn
V Hertzovom experimente boli zdrojom elektromagnetického rušenia elektromagnetické kmity, ktoré vznikali vo vibrátore (vodič so vzduchovou medzerou v strede). Na túto medzeru bolo privedené vysoké napätie, spôsobilo to iskrový výboj. Po chvíli vznikol v rezonátore (podobný vibrátor) iskrový výboj. Najintenzívnejšia iskra vznikla v rezonátore, ktorý bol umiestnený paralelne s vibrátorom.3. Vysvetlite výsledky Hertzovho experimentu pomocou Maxwellovej teórie. Prečo je elektromagnetická vlna priečna?
Prúd cez výbojovú medzeru vytvára okolo seba indukciu, magnetický tok sa zvyšuje a vzniká indukčný posuvný prúd. Napätie v bode 1 (obr. 155, b učebnice) smeruje proti smeru hodinových ručičiek v rovine kresby, v bode 2 prúd smeruje nahor a v bode 3 spôsobuje indukciu, napätie smeruje nahor. Ak je veľkosť napätia dostatočná na elektrický prieraz vzduchu v medzere, dôjde k iskre a v rezonátore preteká prúd.Pretože smery vektorov indukcie magnetického poľa a intenzita elektrického poľa sú kolmé na seba a na smer vlny.
4. Prečo vzniká vyžarovanie elektromagnetických vĺn pri zrýchlenom pohybe elektrických nábojov? Ako závisí sila elektrického poľa vo vyžarovanej elektromagnetickej vlne od zrýchlenia vyžarujúcej nabitej častice?
Sila prúdu je úmerná rýchlosti pohybu nabitých častíc, takže elektromagnetické vlnenie vzniká iba vtedy, ak rýchlosť pohybu týchto častíc závisí od času. Intenzita vo vyžarovanej elektromagnetickej vlne je priamo úmerná zrýchleniu vyžarujúcej nabitej častice.5. Ako závisí hustota energie elektromagnetického poľa od sily elektrického poľa?
Hustota energie elektromagnetického poľa je priamo úmerná druhej mocnine intenzity elektrického poľa.V roku 1864 James Clerk Maxwell predpovedal možnosť existencie elektromagnetických vĺn vo vesmíre. Toto vyhlásenie predložil na základe záverov vyplývajúcich z analýzy všetkých vtedy známych experimentálnych údajov týkajúcich sa elektriny a magnetizmu.
Maxwell matematicky zjednotil zákony elektrodynamiky, spájal elektrické a magnetické javy, a tak dospel k záveru, že elektrické a magnetické polia, ktoré sa v čase menia, navzájom vznikajú.
Spočiatku zdôrazňoval skutočnosť, že vzťah medzi magnetickými a elektrickými javmi nie je symetrický a zaviedol pojem „vírové elektrické pole“, pričom ponúka svoje vlastné, skutočne nové vysvetlenie fenoménu elektromagnetickej indukcie objaveného Faradayom: „každá zmena v magnetické pole vedie k objaveniu sa okolitého priestoru vírivého elektrického poľa s uzavretými siločiarami.
Spravodlivé bolo podľa Maxwella opačné tvrdenie, že „zmena elektrického poľa vyvoláva vznik magnetického poľa v okolitom priestore“, ale toto tvrdenie zostalo spočiatku iba hypotézou.
Maxwell napísal systém matematických rovníc, ktoré dôsledne popisovali zákony vzájomných premien magnetických a elektrických polí, tieto rovnice sa neskôr stali základnými rovnicami elektrodynamiky a stali sa známymi ako „Maxwellove rovnice“ na počesť veľkého vedca, ktorý ich napísal. . Maxwellova hypotéza založená na napísaných rovniciach mala niekoľko mimoriadne dôležitých záverov pre vedu a techniku, ktoré sú uvedené nižšie.
Elektromagnetické vlny skutočne existujú
Vo vesmíre môžu existovať priečne elektromagnetické vlny, ktoré sa šíria v čase. To, že vlny sú priečne, naznačuje fakt, že vektory magnetickej indukcie B a intenzity elektrického poľa E sú navzájom kolmé a oba ležia v rovine kolmej na smer šírenia elektromagnetickej vlny.
Rýchlosť šírenia elektromagnetických vĺn v látke je konečná a je určená elektrickými a magnetickými vlastnosťami látky, ktorou sa vlna šíri. V tomto prípade dĺžka sínusovej vlny λ súvisí s rýchlosťou υ určitým presným vzťahom λ = υ / f a závisí od frekvencie f kmitov poľa. Rýchlosť c elektromagnetickej vlny vo vákuu je jednou zo základných fyzikálnych konštánt - rýchlosť svetla vo vákuu.
Keďže Maxwell deklaroval konečnosť rýchlosti šírenia elektromagnetickej vlny, vznikol tým rozpor medzi jeho hypotézou a vtedy prijatou teóriou dlhého dosahu, podľa ktorej mala byť rýchlosť šírenia vĺn nekonečná. Maxwellova teória sa preto nazývala teóriou pôsobenia na krátku vzdialenosť.
V elektromagnetickom vlnení dochádza k vzájomnej premene elektrického a magnetického poľa súčasne, preto sú objemové hustoty magnetickej energie a elektrickej energie navzájom rovnaké. Preto platí tvrdenie, že moduly intenzity elektrického poľa a indukcie magnetického poľa sú prepojené v každom bode v priestore nasledujúcim vzťahom:
Elektromagnetická vlna v procese svojho šírenia vytvára tok elektromagnetickej energie a ak uvažujeme plochu v rovine kolmej na smer šírenia vlny, tak sa ňou za krátky čas presunie určité množstvo elektromagnetickej energie. Hustota toku elektromagnetickej energie je množstvo energie prenášanej elektromagnetickou vlnou cez povrch jednotky plochy za jednotku času. Dosadením hodnôt rýchlosti, ako aj magnetickej a elektrickej energie môžeme získať vyjadrenie hustoty toku z hľadiska veličín E a B.
Keďže smer šírenia energie vĺn sa zhoduje so smerom rýchlosti šírenia vĺn, tok energie šíriaci sa v elektromagnetickej vlne možno špecifikovať pomocou vektora smerovaného rovnakým spôsobom ako rýchlosť šírenia vlny. Tento vektor sa nazýva "Poyntingov vektor" - na počesť britského fyzika Henryho Poyntinga, ktorý v roku 1884 vypracoval teóriu šírenia toku energie elektromagnetického poľa. Hustota toku energie vĺn sa meria vo W/m2.
Keď na látku pôsobí elektrické pole, objavujú sa v nej malé prúdy, ktoré sú usporiadaným pohybom elektricky nabitých častíc. Tieto prúdy v magnetickom poli elektromagnetickej vlny sú vystavené pôsobeniu ampérovej sily, ktorá smeruje hlboko do látky. Ampérovú silu a v dôsledku toho vytvára tlak.
Tento jav neskôr, v roku 1900, skúmal a experimentálne potvrdil ruský fyzik Pjotr Nikolajevič Lebedev, ktorého experimentálne práce boli veľmi dôležité pre potvrdenie Maxwellovej teórie elektromagnetizmu a jej prijatie a schválenie v budúcnosti.
Skutočnosť, že elektromagnetická vlna pôsobí tlakom, umožňuje posúdiť prítomnosť mechanického impulzu v elektromagnetickom poli, ktorý možno pre jednotku objemu vyjadriť objemovou hustotou elektromagnetickej energie a rýchlosťou šírenia vlny vo vákuu:
Keďže hybnosť je spojená s pohybom hmoty, možno zaviesť taký pojem ako elektromagnetická hmota a potom pre jednotkový objem tento pomer (v súlade s SRT) nadobudne charakter univerzálneho prírodného zákona a bude platí pre akékoľvek hmotné telesá bez ohľadu na formu hmoty. A elektromagnetické pole je potom podobné hmotnému telesu – má energiu W, hmotnosť m, hybnosť p a konečnú rýchlosť šírenia v. To znamená, že elektromagnetické pole je jednou z foriem hmoty, ktorá skutočne existuje v prírode.
Prvýkrát v roku 1888 Heinrich Hertz experimentálne potvrdil Maxwellovu elektromagnetickú teóriu. Empiricky dokázal realitu elektromagnetických vĺn a študoval ich vlastnosti ako lom a absorpciu v rôznych prostrediach, ako aj odraz vĺn od kovových povrchov.
Hertz zmeral vlnovú dĺžku a ukázal, že rýchlosť šírenia elektromagnetickej vlny sa rovná rýchlosti svetla. Hertzova experimentálna práca bola posledným krokom k uznaniu Maxwellovej elektromagnetickej teórie. O sedem rokov neskôr, v roku 1895, použil ruský fyzik Alexander Stepanovič Popov elektromagnetické vlny na vytvorenie bezdrôtovej komunikácie.
V jednosmerných obvodoch sa náboje pohybujú konštantnou rýchlosťou a elektromagnetické vlny v tomto prípade nie sú vyžarované do priestoru. Aby sa vyžarovanie uskutočnilo, je potrebné použiť anténu, v ktorej sú vybudené striedavé prúdy, teda prúdy, ktoré rýchlo menia svoj smer.
V najjednoduchšej forme je elektrický dipól malej veľkosti vhodný na vyžarovanie elektromagnetických vĺn, pri ktorých by sa dipólový moment v čase rýchlo menil. Práve takémuto dipólu sa dnes hovorí „hertzovský dipól“, ktorého veľkosť je niekoľkonásobne menšia ako vlnová dĺžka, ktorú vyžaruje.
Pri vyžarovaní Hertzovým dipólom dopadá maximálny tok elektromagnetickej energie na rovinu kolmú na os dipólu. Pozdĺž osi dipólu sa nevyžaruje žiadna elektromagnetická energia. V najvýznamnejších Hertzových experimentoch boli elementárne dipóly použité na vysielanie aj prijímanie elektromagnetických vĺn a existencia elektromagnetických vĺn bola dokázaná.
M. Faraday predstavil pojem poľa:
elektrostatické pole okolo pokojového náboja
okolo pohybujúcich sa nábojov (prúdu) je magnetické pole.
V roku 1830 objavil M. Faraday fenomén elektromagnetickej indukcie: pri zmene magnetického poľa vzniká vírivé elektrické pole.
Obrázok 2.7 - Vírivé elektrické pole
kde, 
- vektor intenzity elektrického poľa, 
- vektor magnetickej indukcie.
Striedavé magnetické pole vytvára vírivé elektrické pole.
V roku 1862 D.K. Maxwell predložil hypotézu: keď sa elektrické pole zmení, vznikne vírivé magnetické pole.
Vznikla myšlienka jediného elektromagnetického poľa.
Obrázok 2.8 - Jednotné elektromagnetické pole.
Striedavé elektrické pole vytvára vírivé magnetické pole.
Elektromagnetické pole- ide o špeciálnu formu hmoty - kombináciu elektrického a magnetického poľa. Premenlivé elektrické a magnetické polia existujú súčasne a tvoria jediné elektromagnetické pole. Ide o materiál:
Prejavuje sa pôsobením na pokojové aj pohyblivé náboje;
Šíri sa vysokou, ale konečnou rýchlosťou;
Existuje nezávisle od našej vôle a túžob.
Pri nulovej rýchlosti nabíjania existuje iba elektrické pole. Pri konštantnej rýchlosti nabíjania sa vytvára elektromagnetické pole.
Pri zrýchlenom pohybe náboja sa vyžaruje elektromagnetická vlna, ktorá sa šíri v priestore konečnou rýchlosťou .
Vývoj myšlienky elektromagnetických vĺn patrí Maxwellovi, ale Faraday už o ich existencii vedel, aj keď sa bál dielo zverejniť (čítalo sa viac ako 100 rokov po jeho smrti).
Hlavnou podmienkou pre vznik elektromagnetickej vlny je zrýchlený pohyb elektrických nábojov.
Čo je to elektromagnetická vlna, je ľahké si predstaviť nasledujúci príklad. Ak hodíte kamienok na hladinu vody, potom sa na hladine vytvoria vlny rozchádzajúce sa v kruhoch. Pohybujú sa od zdroja svojho výskytu (poruchy) s určitou rýchlosťou šírenia. Pre elektromagnetické vlny sú poruchy elektrické a magnetické polia pohybujúce sa v priestore. Časovo premenné elektromagnetické pole nevyhnutne spôsobuje striedavé magnetické pole a naopak. Tieto polia sú vzájomne prepojené.
Hlavným zdrojom spektra elektromagnetických vĺn je hviezda Slnka. Časť spektra elektromagnetických vĺn vidí ľudské oko. Toto spektrum leží v rozmedzí 380...780 nm (obr. 2.1). Vo viditeľnom spektre oko vníma svetlo inak. Elektromagnetické oscilácie s rôznymi vlnovými dĺžkami spôsobujú vnem svetla s rôznymi farbami.
Obrázok 2.9 - Spektrum elektromagnetických vĺn
Časť spektra elektromagnetických vĺn sa využíva na účely rozhlasového a televízneho vysielania a spojov. Zdrojom elektromagnetických vĺn je drôt (anténa), v ktorom kolíšu elektrické náboje. Proces vzniku polí, ktorý sa začal pri drôte, postupne, bod po bode, zachytáva celý priestor. Čím vyššia je frekvencia striedavého prúdu prechádzajúceho drôtom a vytvárajúceho elektrické alebo magnetické pole, tým intenzívnejšie sú rádiové vlny danej dĺžky vytvorené drôtom.
Rádio(lat. rádio - vyžarovať, vyžarovať lúče ← polomer - lúč) - druh bezdrôtovej komunikácie, pri ktorej sa ako nosič signálu využívajú rádiové vlny voľne sa šíriace priestorom.
rádiové vlny(z rádia...), elektromagnetické vlny s vlnovou dĺžkou > 500 µm (fr< 6×10 12 Гц).
Rádiové vlny sú elektrické a magnetické polia, ktoré sa časom menia. Rýchlosť šírenia rádiových vĺn vo voľnom priestore je 300 000 km/s. Na základe toho môžete určiť dĺžku rádiovej vlny (m).
λ=300/f, kde f - frekvencia (MHz)
Zvukové vibrácie vzduchu vznikajúce počas telefonického rozhovoru sú premieňané mikrofónom na elektrické vibrácie zvukovej frekvencie, ktoré sú prenášané cez vodiče do zariadenia účastníka. Tam sa na druhom konci linky pomocou vysielača telefónu premieňajú na vzduchové vibrácie vnímané účastníkom ako zvuky. V telefóne sú prostriedkom komunikácie drôty, v rozhlasovom vysielaní rádiové vlny.
„Srdcom“ vysielača akejkoľvek rádiostanice je generátor – zariadenie, ktoré pre danú rádiostanicu generuje kmity vysokej, no prísne konštantnej frekvencie. Tieto rádiofrekvenčné kmity, zosilnené na požadovaný výkon, vstupujú do antény a vybudia v okolitom priestore elektromagnetické kmity presne rovnakej frekvencie – rádiové vlny. Rýchlosť odstraňovania rádiových vĺn z antény rádiovej stanice sa rovná rýchlosti svetla: 300 000 km/s, čo je takmer miliónkrát rýchlejšie ako šírenie zvuku vzduchom. To znamená, že ak by bol vysielač zapnutý v určitom okamihu na Moskovskej rozhlasovej stanici, jeho rádiové vlny by dosiahli Vladivostok za menej ako 1/30 s a zvuk by sa v tomto čase stihol šíriť iba 10- 11 m.
Rádiové vlny sa šíria nielen vo vzduchu, ale aj tam, kde žiadne nie sú, napríklad vo vesmíre. V tom sa líšia od zvukových vĺn, pre ktoré je absolútne nevyhnutný vzduch alebo iné husté médium, ako je voda.
elektromagnetická vlna
je elektromagnetické pole šíriace sa v priestore (oscilácie vektorov 
). V blízkosti náboja sa elektrické a magnetické polia menia s fázovým posunom p/2.
Obrázok 2.10 - Jednotné elektromagnetické pole.
Vo veľkej vzdialenosti od náboja sa elektrické a magnetické polia menia vo fáze.
Obrázok 2.11 - Fázová zmena elektrických a magnetických polí.
Elektromagnetická vlna je priečna.
Smer rýchlosti elektromagnetickej vlny sa zhoduje so smerom pohybu pravej skrutky pri otáčaní rukoväte vektorového gimletu 
do vektora 
.
Obrázok 2.12 - Elektromagnetická vlna.
Navyše v elektromagnetickej vlne je vzťah 
, kde c je rýchlosť svetla vo vákuu.
Maxwell teoreticky vypočítal energiu a rýchlosť elektromagnetických vĺn.
Touto cestou, energia vĺn je priamo úmerná štvrtej mocnine frekvencie. To znamená, že pre ľahšie fixovanie vlny je potrebné, aby bola vysokofrekvenčná.
Elektromagnetické vlny objavil G. Hertz (1887).
Uzavretý oscilačný obvod nevyžaruje elektromagnetické vlny: všetka energia elektrického poľa kondenzátora sa premení na energiu magnetického poľa cievky. Frekvencia kmitov je určená parametrami oscilačného obvodu: 
.
Obrázok 2.13 - Oscilačný obvod.
Pre zvýšenie frekvencie je potrebné znížiť L a C, t.j. otočte cievku na rovný drôt a ako 
zmenšite plochu platní a roztiahnite ich na maximálnu vzdialenosť. To ukazuje, že v podstate dostaneme priamy vodič.
Takéto zariadenie sa nazýva Hertzov vibrátor. Stred je vyrezaný a pripojený k vysokofrekvenčnému transformátoru. Medzi koncami drôtov, na ktorých sú upevnené malé guľové vodiče, preskočí elektrická iskra, ktorá je zdrojom elektromagnetickej vlny. Vlna sa šíri tak, že vektor intenzity elektrického poľa kmitá v rovine, v ktorej sa vodič nachádza.
Obrázok 2.14 - Hertzov vibrátor.
Ak je ten istý vodič (anténa) umiestnený rovnobežne s žiaričom, tak náboje v ňom budú oscilovať a medzi vodičmi budú preskakovať slabé iskry.
Hertz objavil elektromagnetické vlny v experimente a zmeral ich rýchlosť, ktorá sa zhodovala s rýchlosťou vypočítanou Maxwellom a rovnala sa c=3. 108 m/s.
Striedavé elektrické pole generuje striedavé magnetické pole, ktoré zase generuje striedavé elektrické pole, to znamená, že anténa, ktorá budí jedno z polí, spôsobuje výskyt jediného elektromagnetického poľa. Najdôležitejšou vlastnosťou tohto poľa je, že sa šíri vo forme elektromagnetických vĺn.
Rýchlosť šírenia elektromagnetických vĺn v bezstratovom prostredí závisí od relatívnej dielektrickej a magnetickej permeability média. Pre vzduch je magnetická permeabilita média rovná jednej, preto sa rýchlosť šírenia elektromagnetických vĺn v tomto prípade rovná rýchlosti svetla.
Anténa môže byť vertikálny drôt napájaný vysokofrekvenčným generátorom. Generátor vynakladá energiu na urýchlenie pohybu voľných elektrónov vo vodiči a táto energia sa premieňa na striedavé elektromagnetické pole, teda elektromagnetické vlny. Čím vyššia je frekvencia prúdu generátora, tým rýchlejšie sa mení elektromagnetické pole a tým intenzívnejšie je hojenie vĺn.
K anténnemu drôtu je pripojené elektrické pole, ktorého siločiary začínajú kladným a končiacim záporným nábojom, a magnetické pole, ktorého čiary sa uzatvárajú okolo prúdu drôtu. Čím je perióda kmitov kratšia, tým menej času zostáva na to, aby sa energia viazaných polí vrátila do drôtu (teda do generátora) a tým viac prechádza do voľných polí, ktoré sa ďalej šíria vo forme elektromagnetických vĺn. Efektívne vyžarovanie elektromagnetických vĺn nastáva za podmienky porovnateľnosti vlnovej dĺžky a dĺžky vyžarujúceho drôtu.
Dá sa teda určiť, že rádiová vlna- je to elektromagnetické pole, ktoré nie je spojené s vysielačom a zariadením tvoriacim kanál, voľne sa šíriace priestorom vo forme vlny s frekvenciou kmitov 10 -3 až 10 12 Hz.
Oscilácie elektrónov v anténe sú vytvárané zdrojom periodicky sa meniaceho EMF s periódou T. Ak v určitom momente malo pole pri anténe maximálnu hodnotu, tak po chvíli bude mať rovnakú hodnotu T. Počas tejto doby sa elektromagnetické pole, ktoré existovalo v počiatočnom okamihu pri anténe, presunie do diaľky
λ = υТ (1)
Minimálna vzdialenosť medzi dvoma bodmi v priestore, kde má pole rovnakú hodnotu, sa nazýva vlnová dĺžka. Ako vyplýva z (1), vlnová dĺžka λ závisí od rýchlosti jej šírenia a periódy kmitania elektrónov v anténe. Pretože frekvencia prúd f = 1/T, potom vlnová dĺžka λ = υ / f .
Rádiové spojenie obsahuje tieto hlavné časti:
Vysielač
Prijímač
Prostredie, v ktorom sa šíria rádiové vlny.
Vysielač a prijímač sú ovládateľné prvky rádiového spojenia, keďže je možné zvýšiť výkon vysielača, pripojiť účinnejšiu anténu a zvýšiť citlivosť prijímača. Médium je nekontrolovaným prvkom rádiového spojenia.
Rozdiel medzi rádiovým komunikačným vedením a drôtovým vedením je v tom, že drôtové vedenia využívajú ako spojovací článok vodiče alebo káble, ktoré sú ovládanými prvkami (môžete meniť ich elektrické parametre).
Mnohé vzory vlnových procesov sú univerzálnej povahy a sú rovnako platné pre vlny rôzneho charakteru: mechanické vlny v elastickom prostredí, vlny na hladine vody, v napnutom povraze atď. Elektromagnetické vlny, ktoré sú procesom šírenia oscilácie elektromagnetického poľa nie sú výnimkou. Ale na rozdiel od iných typov vĺn, ktoré sa šíria v nejakom materiálnom prostredí, sa elektromagnetické vlny môžu šíriť vo vákuu: na šírenie elektrických a magnetických polí nie je potrebné žiadne materiálne prostredie. Elektromagnetické vlny však môžu existovať nielen vo vákuu, ale aj v hmote.
Predpovedanie elektromagnetických vĺn. Existenciu elektromagnetických vĺn teoreticky predpovedal Maxwell ako výsledok analýzy ním navrhnutého systému rovníc popisujúcich elektromagnetické pole. Maxwell ukázal, že elektromagnetické pole vo vákuu môže existovať aj bez zdrojov – nábojov a prúdov. Pole bez zdrojov má tvar vĺn šíriacich sa konečnou rýchlosťou cm/s, v ktorých sú vektory elektrického a magnetického poľa v každom časovom okamihu v každom bode priestoru navzájom kolmé a kolmé na smer vlny. propagácia.
Experimentálne elektromagnetické vlny objavil a študoval Hertz len 10 rokov po Maxwellovej smrti.
otvorený vibrátor. Aby sme pochopili, ako možno experimentálne získať elektromagnetické vlny, uvažujme o „otvorenom“ oscilačnom obvode, v ktorom sú dosky kondenzátora od seba vzdialené (obr. 176), a preto elektrické pole zaberá veľkú plochu priestoru. So zväčšením vzdialenosti medzi doskami klesá kapacita C kondenzátora a podľa Thomsonovho vzorca sa zvyšuje frekvencia vlastných kmitov. Ak nahradíme aj tlmivku kúskom drôtu, tak sa indukčnosť zníži a vlastná frekvencia sa ešte zvýši. V tomto prípade nielen elektrické, ale aj magnetické pole, ktoré bolo predtým uzavreté vo vnútri cievky, bude teraz zaberať veľkú oblasť priestoru pokrývajúceho tento drôt.
Zvýšenie frekvencie kmitov v obvode, ako aj zvýšenie jeho lineárnych rozmerov vedie k tomu, že obdobie prirodzeného
oscilácií sa stáva porovnateľným s dobou šírenia elektromagnetického poľa pozdĺž celého obvodu. To znamená, že procesy prirodzených elektromagnetických oscilácií v takomto otvorenom okruhu už nemožno považovať za kvázistacionárne.
Ryža. 176. Prechod z oscilačného obvodu na otvorený vibrátor
Sila prúdu na rôznych miestach súčasne je odlišná: na koncoch obvodu je vždy nulová a v strede (kde bývala cievka) kmitá s maximálnou amplitúdou.
V obmedzujúcom prípade, keď sa oscilačný obvod jednoducho zmenil na segment priameho drôtu, je rozdelenie prúdu pozdĺž obvodu v určitom časovom okamihu znázornené na obr. 177a. V momente, keď je sila prúdu v takomto vibrátore maximálna, aj magnetické pole, ktoré ho pokrýva, dosiahne maximum a v blízkosti vibrátora nie je žiadne elektrické pole. Po štvrtine periódy prúdová sila zmizne a s ňou aj magnetické pole v blízkosti vibrátora; elektrické náboje sú sústredené v blízkosti koncov vibrátora a ich rozloženie má tvar znázornený na obr. 1776. Elektrické pole v blízkosti vibrátora je v tomto momente maximálne.
Ryža. 177. Distribúcia na otvorenom vibrátore sily prúdu v momente, keď je maximálna (a), a distribúcia nábojov po štvrtine periódy (b)
Tieto oscilácie náboja a prúdu, t. j. elektromagnetické oscilácie v otvorenom vibrátore, sú celkom analogické s mechanickými osciláciami, ktoré sa môžu vyskytnúť v oscilačnej pružine, ak sa odstráni masívne teleso, ktoré je k nej pripojené. V tomto prípade je potrebné vziať do úvahy hmotnosť jednotlivých častí pružiny a považovať ju za distribuovaný systém, v ktorom má každý prvok elastické aj inertné vlastnosti. V prípade otvoreného elektromagnetického vibrátora má každý z jeho prvkov súčasne aj indukčnosť a kapacitu.
Elektrické a magnetické polia vibrátora. Nekvázistacionárny charakter kmitov v otvorenom vibrátore vedie k tomu, že polia vytvorené jeho jednotlivými sekciami v určitej vzdialenosti od vibrátora sa už navzájom nekompenzujú, ako je to v prípade „uzavretého“ oscilačného okruhu s sústredené parametre, kde sú oscilácie kvázistacionárne, elektrické pole je úplne sústredené vo vnútri kondenzátora a magnetické - vo vnútri cievky. Kvôli takémuto priestorovému oddeleniu elektrických a magnetických polí navzájom priamo nesúvisia: ich vzájomná transformácia je spôsobená iba prúdom - prenosom náboja pozdĺž obvodu.
Pri otvorenom vibrátore, kde sa elektrické a magnetické polia v priestore prekrývajú, dochádza k ich vzájomnému ovplyvňovaniu: meniace sa magnetické pole generuje vírivé elektrické pole a meniace sa elektrické pole generuje magnetické pole. V dôsledku toho je možná existencia takýchto „samostatných“ polí, ktoré sa šíria vo voľnom priestore vo veľkej vzdialenosti od vibrátora. Ide o elektromagnetické vlny vyžarované vibrátorom.
Hertzove experimenty. Vibrátor, pomocou ktorého G. Hertz v roku 1888 ako prvý experimentálne získal elektromagnetické vlny, bol priamy vodič s malou vzduchovou medzerou v strede (obr. 178a). Vďaka tejto medzere by sa do dvoch polovíc vibrátora mohli dostať významné náboje. Keď rozdiel potenciálov dosiahol určitú hraničnú hodnotu, došlo vo vzduchovej medzere k poruche (preskočila iskra) a cez ionizovaný vzduch mohli prúdiť elektrické náboje z jednej polovice vibrátora do druhej. V otvorenom okruhu vznikali elektromagnetické oscilácie. Aby rýchle striedavé prúdy existovali iba vo vibrátore a neuzatvárali sa cez zdroj energie, boli medzi vibrátor a zdroj zapojené tlmivky (pozri obr. 178a).
Ryža. 178. Hertzový vibrátor
Vysokofrekvenčné vibrácie vo vibrátore existujú, pokiaľ iskra uzatvára medzeru medzi jeho polovicami. K tlmeniu takýchto kmitov vo vibrátore nedochádza hlavne v dôsledku strát Joule na odpore (ako v uzavretom oscilačnom obvode), ale v dôsledku vyžarovania elektromagnetických vĺn.
Na detekciu elektromagnetických vĺn použil Hertz druhý (prijímací) vibrátor (obr. 1786). Pôsobením striedavého elektrického poľa vlny prichádzajúcej z žiariča vykonávajú elektróny v prijímacom vibrátore vynútené kmity, t.j. vo vibrátore sa vybudí rýchlo striedavý prúd. Ak sú rozmery prijímacieho vibrátora rovnaké ako rozmery vyžarujúceho, potom sa frekvencie prirodzených elektromagnetických kmitov v nich zhodujú a vynútené kmity v prijímacom vibrátore dosahujú v dôsledku rezonancie výraznú hodnotu. Tieto oscilácie detekoval Hertz prechodom iskry v mikroskopickej medzere v strede prijímacieho vibrátora alebo žiarou miniatúrnej plynovej výbojky G, spojenej medzi polovicami vibrátora.
Hertz nielenže experimentálne dokázal existenciu elektromagnetických vĺn, ale po prvýkrát začal skúmať ich vlastnosti – absorpciu a lom v rôznych prostrediach, odraz od kovových povrchov a pod. Experimentálne bolo možné merať aj rýchlosť elektromagnetických vĺn, ktorá sa ukázala byť rovná rýchlosti svetla.
Zhoda rýchlosti elektromagnetických vĺn s rýchlosťou svetla nameranou dávno pred ich objavom slúžila ako východiskový bod pre stotožnenie svetla s elektromagnetickými vlnami a vytvorenie elektromagnetickej teórie svetla.
Elektromagnetická vlna existuje bez zdrojov polí v tom zmysle, že po jej vyžarovaní nie je elektromagnetické pole vlny spojené so zdrojom. Týmto spôsobom sa elektromagnetická vlna líši od statických elektrických a magnetických polí, ktoré neexistujú izolovane od zdroja.
Mechanizmus vyžarovania elektromagnetických vĺn. K vyžarovaniu elektromagnetických vĺn dochádza pri zrýchlenom pohybe elektrických nábojov. Ako vzniká priečne elektrické pole vlny z radiálneho Coulombovho poľa bodového náboja, je možné pochopiť pomocou nasledujúcej jednoduchej úvahy navrhnutej J. Thomsonom.
Ryža. 179. Pole nehybného bodového náboja
Uvažujme elektrické pole vytvorené bodovým nábojom Ak je náboj v pokoji, potom jeho elektrostatické pole predstavujú radiálne siločiary vychádzajúce z náboja (obr. 179). Nech sa náboj v čase pôsobením nejakej vonkajšej sily začne pohybovať so zrýchlením a a po určitom čase sa pôsobenie tejto sily zastaví, takže náboj sa ďalej rovnomerne pohybuje rýchlosťou. Graf rýchlosti náboja je znázornené na obr. 180.
Predstavte si obraz čiar elektrického poľa vytvoreného týmto nábojom po dlhom čase. Keďže elektrické pole sa šíri rýchlosťou svetla c,
potom zmena elektrického poľa spôsobená pohybom náboja nemohla dosiahnuť body ležiace mimo sféry polomeru: mimo tejto sféry je pole rovnaké ako pri stacionárnom náboji (obr. 181). Sila tohto poľa (v Gaussovej sústave jednotiek) sa rovná
Celá zmena elektrického poľa spôsobená zrýchleným pohybom náboja v priebehu času je vo vnútri tenkej guľovej vrstvy s hrúbkou, ktorej vonkajší polomer je rovný a vnútorný - To je znázornené na obr. 181. Vo vnútri sféry polomeru je elektrické pole poľom rovnomerne sa pohybujúceho náboja.
Ryža. 180. Graf miery nabíjania
Ryža. 181. Čiary intenzity elektrického poľa náboja pohybujúceho sa podľa grafu na obr. 180
Ryža. 182. K odvodeniu vzorca pre intenzitu poľa žiarenia zrýchlene sa pohybujúceho náboja
Ak je rýchlosť náboja oveľa menšia ako rýchlosť svetla c, potom sa toto pole v čase zhoduje s poľom stacionárneho bodového náboja umiestneného vo vzdialenosti od začiatku (obr. 181): pole a náboj, ktorý sa pomaly pohybuje konštantnou rýchlosťou, sa pohybuje spolu s ním a vzdialenosť, ktorú náboj prejde v priebehu času, ako je možné vidieť na obr. 180, možno považovať za rovnaké, ak r»t.
Obrázok elektrického poľa vo vnútri guľovej vrstvy je ľahké nájsť vzhľadom na kontinuitu siločiar. K tomu je potrebné pripojiť zodpovedajúce radiálne siločiary (obr. 181). Zalomenie v siločiarach spôsobené zrýchleným pohybom náboja "uteká" od náboja rýchlosťou c. Zalomenie v siločiarach medzi nimi
gule, to je pre nás zaujímavé pole žiarenia, ktoré sa šíri rýchlosťou c.
Na nájdenie poľa žiarenia uvažujme jednu z čiar intenzity, ktorá zviera určitý uhol so smerom pohybu náboja (obr. 182). Vektor intenzity elektrického poľa v zlome E rozložíme na dve zložky: radiálnu a priečnu Radiálna zložka je sila elektrostatického poľa vytvoreného nábojom vo vzdialenosti od neho:
Priečna zložka je sila elektrického poľa vo vlne vyžarovanej nábojom pri zrýchlenom pohybe. Keďže táto vlna prebieha pozdĺž polomeru, vektor je kolmý na smer šírenia vlny. Z obr. 182 to ukazuje
Nahradením tu z (2) nájdeme
Vzhľadom na to, že pomer je zrýchlenie a, s ktorým sa náboj pohyboval v časovom intervale od 0 do, prepíšeme tento výraz do tvaru
V prvom rade dbáme na to, že sila elektrického poľa vlny klesá nepriamo úmerne so vzdialenosťou od stredu, na rozdiel od sily elektrostatického poľa, ktorá je úmerná takejto závislosti od vzdialenosti, resp. by sme mali očakávať, ak vezmeme do úvahy zákon zachovania energie. Pretože nedochádza k absorpcii energie, keď sa vlna šíri v prázdnote, množstvo energie, ktoré prešlo guľou akéhokoľvek polomeru, je rovnaké. Pretože plocha povrchu gule je úmerná druhej mocnine jej polomeru, tok energie cez jednotku jej povrchu musí byť nepriamo úmerný druhej mocnine polomeru. Vzhľadom na to, že hustota energie elektrického poľa vlny je rovnaká, dospeli sme k tomu
Ďalej si všimneme, že sila poľa vlny vo vzorci (4) v okamihu závisí od zrýchlenia náboja a v okamihu, keď vlna vyžarovaná v danom okamihu dosiahne bod nachádzajúci sa vo vzdialenosti po určitom čase. rovná
Vyžarovanie oscilujúceho náboja. Predpokladajme teraz, že náboj sa neustále pohybuje po priamke s určitým premenlivým zrýchlením blízko počiatku, napríklad vykonáva harmonické kmity. Kým bude, bude nepretržite vyžarovať elektromagnetické vlny. Intenzita elektrického poľa vlny v bode, ktorý sa nachádza vo vzdialenosti od začiatku súradníc, je stále určená vzorcom (4) a pole v čase závisí od zrýchlenia náboja a v skoršom okamihu.
Nech je pohyb náboja harmonické kmitanie blízko počiatku s určitou amplitúdou A a frekvenciou w:
Zrýchlenie náboja pri takomto pohybe je dané výrazom
Dosadením zrýchlenia náboja do vzorca (5) dostaneme
Zmena elektrického poľa v ktoromkoľvek bode počas prechodu takejto vlny je harmonická oscilácia s frekvenciou , t.j. oscilujúci náboj vyžaruje monochromatickú vlnu. Samozrejme, vzorec (8) platí na vzdialenosti väčšie ako je amplitúda oscilácií náboja A.
Energia elektromagnetickej vlny. Hustotu energie elektrického poľa monochromatickej vlny emitovanej nábojom možno nájsť pomocou vzorca (8):
Hustota energie je úmerná druhej mocnine amplitúdy oscilácie náboja a štvrtej mocnine frekvencie.
Akékoľvek kolísanie je spojené s periodickými prechodmi energie z jednej formy do druhej a naopak. Napríklad vibrácie mechanického oscilátora sú sprevádzané vzájomnými premenami kinetickej energie a potenciálnej energie elastickej deformácie. Pri štúdiu elektromagnetických oscilácií v obvode sme videli, že analógom potenciálnej energie mechanického oscilátora je energia elektrického poľa v kondenzátore a analógom kinetickej energie je energia magnetického poľa cievky. Táto analógia platí nielen pre lokalizované oscilácie, ale aj pre vlnové procesy.
V monochromatickej vlne, ktorá sa pohybuje v elastickom prostredí, hustota kinetickej a potenciálnej energie v každom bode vykonáva harmonické oscilácie s dvojnásobnou frekvenciou a takým spôsobom, že ich hodnoty sa kedykoľvek zhodujú. Je to rovnaké ako pri postupujúcej monochromatickej elektromagnetickej vlne: hustoty energie elektrického a magnetického poľa, ktoré vytvárajú harmonické kmitanie s frekvenciou, sú v každom bode a kedykoľvek rovnaké.
Hustota energie magnetického poľa je vyjadrená pomocou indukcie B takto:
Prirovnaním energetických hustôt elektrického a magnetického poľa v postupujúcej elektromagnetickej vlne sme presvedčení, že indukcia magnetického poľa v takejto vlne závisí od súradníc a času rovnako ako intenzita elektrického poľa. Inými slovami, v postupujúcej vlne sú indukcia magnetického poľa a intenzita elektrického poľa navzájom rovnaké v akomkoľvek bode a v akomkoľvek čase (v Gaussovom systéme jednotiek):
Tok energie elektromagnetickej vlny. Celková hustota energie elektromagnetického poľa v postupujúcej vlne je dvojnásobkom hustoty energie elektrického poľa (9). Hustota toku energie y prenášaná vlnou sa rovná súčinu hustoty energie a rýchlosti šírenia vlny. Pomocou vzorca (9) môžeme vidieť, že tok energie cez ktorýkoľvek povrch osciluje s frekvenciou.Na zistenie priemernej hodnoty hustoty toku energie je potrebné spriemerovať výraz (9) v čase. Keďže stredná hodnota je 1/2, dostaneme
Ryža. 183. Uhlové rozloženie energie“ emitovanej oscilujúcim nábojom
Hustota toku energie vo vlne závisí od smeru: v smere, v ktorom dochádza k osciláciám náboja, sa nevyžaruje vôbec žiadna energia.Najväčšie množstvo energie je emitované v rovine kolmej na tento smer. 183. Náboj kmitá pozdĺž osi
smer energie, t.j. Diagram ukazuje čiaru spájajúcu konce týchto segmentov.
Rozloženie energie v smeroch v priestore je charakterizované povrchom, ktorý sa získa otáčaním diagramu okolo osi
Polarizácia elektromagnetických vĺn. Vlna generovaná vibrátorom počas harmonických kmitov sa nazýva monochromatická. Monochromatické vlnenie je charakterizované určitou frekvenciou ω a vlnovou dĺžkou X. Vlnová dĺžka a frekvencia sú spojené prostredníctvom rýchlosti šírenia vlny c:
Elektromagnetická vlna vo vákuu je priečna: vektor intenzity elektromagnetického poľa vlny, ako je možné vidieť z vyššie uvedenej úvahy, je kolmý na smer šírenia vlny. Nakreslíme cez pozorovací bod Р na obr. 184 guľa so stredom v počiatku, okolo ktorej pozdĺž osi kmitá vyžarujúci náboj. Nakreslite naň rovnobežky a poludníky. Potom bude vektor E vlnového poľa smerovať tangenciálne k poludníku a vektor B je kolmý na vektor E a smerovaný tangenciálne k rovnobežke.
Aby sme si to overili, uvažujme podrobnejšie o vzťahu medzi elektrickým a magnetickým poľom v postupujúcej vlne. Tieto polia po emisii vlny už nie sú spojené so zdrojom. Pri zmene elektrického poľa vlny vzniká magnetické pole, ktorého siločiary, ako sme videli pri štúdiu posuvného prúdu, sú kolmé na siločiary elektrického poľa. Toto striedavé magnetické pole, ktoré sa mení, zase vedie k vzniku vírivého elektrického poľa, ktoré je kolmé na magnetické pole, ktoré ho vytvorilo. Počas šírenia vlny sa teda elektrické a magnetické pole navzájom podporujú, pričom zostávajú po celý čas navzájom kolmé. Pretože pri postupujúcej vlne sa elektrické a magnetické polia navzájom vo fáze menia, okamžitý „portrét“ vlny (vektory E a B v rôznych bodoch čiary pozdĺž smeru šírenia) má tvar znázornený na obr. 185. Takáto vlna sa nazýva lineárne polarizovaná. Harmonický oscilujúci náboj vyžaruje lineárne polarizované vlny vo všetkých smeroch. V lineárne polarizovanej vlne pohybujúcej sa v ľubovoľnom smere je vektor E vždy v rovnakej rovine.
Pretože náboje v lineárnom elektromagnetickom vibrátore vykonávajú práve takýto oscilačný pohyb, elektromagnetická vlna vyžarovaná vibrátorom je lineárne polarizovaná. Je ľahké to overiť experimentálne zmenou orientácie prijímacieho vibrátora vzhľadom na emitujúci.
Ryža. 185. Elektrické a magnetické polia v postupujúcej lineárne polarizovanej vlne
Signál je najväčší, keď je prijímací vibrátor rovnobežný s vysielacím (pozri obr. 178). Ak je prijímací vibrátor otočený kolmo na vysielací vibrátor, signál zmizne. Elektrické oscilácie v prijímacom vibrátore sa môžu objaviť iba v dôsledku zložky elektrického poľa vlny smerujúcej pozdĺž vibrátora. Preto takýto experiment naznačuje, že elektrické pole vo vlne je rovnobežné s vyžarujúcim vibrátorom.
Možné sú aj iné typy polarizácie priečnych elektromagnetických vĺn. Ak sa napríklad vektor E v určitom bode počas prechodu vlny rovnomerne otáča okolo smeru šírenia a zostáva nezmenený v absolútnej hodnote, potom sa vlna nazýva kruhovo polarizovaná alebo polarizovaná v kruhu. Okamžitý "portrét" elektrického poľa takejto elektromagnetickej vlny je znázornený na obr. 186.
Ryža. 186. Elektrické pole v postupujúcej kruhovo polarizovanej vlne
Kruhovo polarizovanú vlnu možno získať pridaním dvoch lineárne polarizovaných vĺn rovnakej frekvencie a amplitúdy šíriacich sa v rovnakom smere, pričom vektory elektrického poľa sú navzájom kolmé. V každej z vĺn vektor elektrického poľa v každom bode vykonáva harmonickú osciláciu. Aby súčet takýchto vzájomne kolmých kmitov vyústil do rotácie výsledného vektora, je nutný fázový posun.Inými slovami, lineárne polarizované vlny, ktoré sa sčítavajú, musia byť voči sebe posunuté o štvrtinu vlnovej dĺžky.
Vlnová hybnosť a ľahký tlak. Elektromagnetická vlna má spolu s energiou aj hybnosť. Ak je vlna absorbovaná, jej hybnosť sa prenesie na objekt, ktorý ju pohltí. Z toho vyplýva, že počas absorpcie elektromagnetická vlna vyvíja tlak na bariéru. Pôvod vlnového tlaku a hodnotu tohto tlaku možno vysvetliť nasledovne.
Smerované v priamej línii. Potom sa výkon absorbovaný nábojom P rovná
Predpokladáme, že všetka energia dopadajúcej vlny je absorbovaná bariérou. Pretože vlna prináša energiu na jednotku plochy povrchu bariéry za jednotku času, tlak vyvíjaný vlnou pri kolmom dopade sa rovná hustote energie vlny Tlaková sila absorbovanej elektromagnetickej vlny pôsobí na bariéru za jednotku. čas impulz rovný podľa vzorca (15) absorbovanej energii vydelenej rýchlosťou svetla. A to znamená, že absorbovaná elektromagnetická vlna mala hybnosť, ktorá sa rovná energii delenej rýchlosťou svetla.
Prvýkrát tlak elektromagnetických vĺn experimentálne objavil P. N. Lebedev v roku 1900 v mimoriadne subtílnych pokusoch.
Ako sa kvázistacionárne elektromagnetické oscilácie v uzavretom oscilačnom obvode líšia od vysokofrekvenčných oscilácií v otvorenom vibrátore? Daj mi mechanickú analógiu.
Vysvetlite, prečo elektromagnetické vlny nevyžarujú v uzavretom okruhu pri elektromagnetických kvázistacionárnych osciláciách. Prečo vzniká žiarenie pri elektromagnetických osciláciách v otvorenom vibrátore?
Popíšte a vysvetlite Hertzove experimenty s excitáciou a detekciou elektromagnetických vĺn. Akú úlohu hrá iskrisko vo vysielacích a prijímacích vibrátoroch?
Vysvetlite, ako sa pri zrýchlenom pohybe elektrického náboja mení pozdĺžne elektrostatické pole na priečne elektrické pole ním vyžarovanej elektromagnetickej vlny.
Na základe energetických úvah ukážte, že intenzita elektrického poľa sférickej vlny vyžarovanej vibrátorom klesá ako 1 1r (na rozdiel od elektrostatického poľa).
Čo je to monochromatické elektromagnetické vlnenie? Čo je vlnová dĺžka? Ako to súvisí s frekvenciou? Aká je priečna vlastnosť elektromagnetických vĺn?
Aká je polarizácia elektromagnetickej vlny? Aké druhy polarizácie poznáte?
Aké argumenty môžete uviesť na odôvodnenie skutočnosti, že elektromagnetická vlna má hybnosť?
Vysvetlite úlohu Lorentzovej sily pri vzniku tlakovej sily elektromagnetických vĺn na bariéru.
V rokoch 1860-1865. jeden z najväčších fyzikov 19. storočia James Clerk Maxwell vytvoril teóriu elektromagnetického poľa. Podľa Maxwella sa jav elektromagnetickej indukcie vysvetľuje nasledovne. Ak sa v určitom bode priestoru magnetické pole s časom mení, potom sa tam vytvorí aj elektrické pole. Ak je v poli uzavretý vodič, potom v ňom elektrické pole spôsobí indukčný prúd. Z Maxwellovej teórie vyplýva, že je možný aj opačný proces. Ak sa v niektorej oblasti priestoru mení elektrické pole s časom, potom sa tu vytvára aj magnetické pole.
Akákoľvek zmena magnetického poľa v priebehu času má za následok meniace sa elektrické pole a akákoľvek zmena v elektrickom poli v priebehu času vedie k meniacemu sa magnetickému poľu. Tieto navzájom generujúce striedavé elektrické a magnetické polia tvoria jediné elektromagnetické pole.
Vlastnosti elektromagnetických vĺn
Najdôležitejším výsledkom, ktorý vyplýva z Maxwellom formulovanej teórie elektromagnetického poľa, bola predpoveď možnosti existencie elektromagnetických vĺn. elektromagnetická vlna- šírenie elektromagnetických polí v priestore a čase.
Elektromagnetické vlny sa na rozdiel od elastických (zvukových) vĺn môžu šíriť vo vákuu alebo v akejkoľvek inej látke.
Elektromagnetické vlny sa vo vákuu šíria rýchlosťou c=299 792 km/s, teda rýchlosťou svetla.
V hmote je rýchlosť elektromagnetickej vlny menšia ako vo vákuu. Vzťah medzi vlnovou dĺžkou, jej rýchlosťou, periódou a frekvenciou kmitov získaný pre mechanické vlny platí aj pre elektromagnetické vlny:
Kolísanie vektora napätia E a vektor magnetickej indukcie B sa vyskytujú vo vzájomne kolmých rovinách a kolmých na smer šírenia vlny (vektor rýchlosti).
Elektromagnetická vlna prenáša energiu.
Rozsah elektromagnetických vĺn
Okolo nás je zložitý svet elektromagnetických vĺn rôznych frekvencií: žiarenie z počítačových monitorov, mobilných telefónov, mikrovlnných rúr, televízorov atď. V súčasnosti sú všetky elektromagnetické vlny rozdelené podľa vlnovej dĺžky do šiestich hlavných rozsahov.
rádiové vlny- sú to elektromagnetické vlny (s vlnovou dĺžkou od 10 000 m do 0,005 m), ktoré slúžia na prenos signálov (informácií) na vzdialenosť bez drôtov. Pri rádiovej komunikácii vznikajú rádiové vlny vysokofrekvenčnými prúdmi prúdiacimi v anténe.
Elektromagnetické žiarenie s vlnovou dĺžkou od 0,005 m do 1 mikrónu, t.j. medzi rádiovými vlnami a viditeľným svetlom sa nazývajú Infra červená radiácia. Infračervené žiarenie vyžaruje akékoľvek vyhrievané teleso. Zdrojom infračerveného žiarenia sú pece, batérie, elektrické žiarovky. Pomocou špeciálnych prístrojov možno infračervené žiarenie premeniť na viditeľné svetlo a získať snímky vyhrievaných predmetov v úplnej tme.
Komu viditeľné svetlo zahŕňajú žiarenie s vlnovou dĺžkou približne 770 nm až 380 nm, od červenej po fialovú. Význam tejto časti spektra elektromagnetického žiarenia v živote človeka je mimoriadne veľký, pretože takmer všetky informácie o svete okolo seba človek prijíma pomocou zraku.
Okom neviditeľné elektromagnetické žiarenie s vlnovou dĺžkou kratšou ako fialové sa nazýva ultrafialové žiarenie. Môže zabíjať patogénne baktérie.
röntgenové žiarenie pre oči neviditeľné. Prechádza bez výraznej absorpcie cez výrazné vrstvy látky, ktorá je nepriepustná pre viditeľné svetlo, ktorá sa používa na diagnostiku chorôb vnútorných orgánov.
Gama žiarenie nazývané elektromagnetické žiarenie emitované excitovanými jadrami a vznikajúce interakciou elementárnych častíc.
Princíp rádiovej komunikácie
Oscilačný obvod sa používa ako zdroj elektromagnetických vĺn. Pre efektívne vyžarovanie sa okruh „otvorí“, t.j. vytvárať podmienky na to, aby pole „išlo“ do vesmíru. Toto zariadenie sa nazýva otvorený oscilačný obvod - anténa.
rádiová komunikácia nazývaný prenos informácií pomocou elektromagnetických vĺn, ktorých frekvencie sú v rozsahu od do Hz.
Radar (radar)
Zariadenie, ktoré vysiela ultrakrátke vlny a okamžite ich prijíma. Žiarenie sa uskutočňuje krátkymi impulzmi. Impulzy sa odrážajú od predmetov, čo umožňuje po prijatí a spracovaní signálu nastaviť vzdialenosť k objektu.
Na podobnom princípe funguje aj rýchlostný radar. Zamyslite sa nad tým, ako radar určuje rýchlosť idúceho auta.
