Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика


§ 55. Условия хорошего излучения электромагнитных волн



Pdf көрінісі
бет72/346
Дата19.01.2022
өлшемі6,71 Mb.
#24105
түріУчебник
1   ...   68   69   70   71   72   73   74   75   ...   346
Байланысты:
Ð Ð Ð½Ð Ñ Ð ÐµÑ Ð³ Ð Ð ÐÐ ÐµÐ¼ÐµÐ½Ñ Ð Ñ Ð½Ñ Ð¹ Ñ Ñ ÐµÐ

§ 55. Условия хорошего излучения электромагнитных волн.

Как уже было сказано, в электромагнитной волне проявляется

взаимная связь электрического и магнитного полей: и з м е н е-

н и е о д н о г о и з н и х в ы з ы в а е т п о я в л е н и е д р у-

г о г о.

Возникновение электрического поля в результате изменения

магнитного есть не что иное, как явление э л е к т р о м а г н и т-

н о й и н д у к ц и и, открытое на опыте М. Фарадеем в 1831 г.

(см. том II, гл. XV). Обратное же явление — возникновение

магнитного поля при всяком изменении электрического — бы-

ло теоретически предсказано английским физиком Джеймсом

Клерком Максвеллом (1831–1879). Исходя из предположения

о существовании такого явления, Максвелл и пришел к выво-

ду о необходимости возникновения электромагнитных волн при

всяком изменении электромагнитного поля.

Теоретическое предположение Максвелла требовало провер-

ки на опыте. Если опыт докажет существование таких электро-

магнитных волн, то этим будет подкреплен весь ход теорети-

ческих рассуждений Максвелла, включая и его предположение

о возникновении магнитного поля при изменении поля элек-

трического. Для успеха опытной проверки теории очень важно,

чтобы наблюдаемые явления были достаточно интенсивными.

Согласно теории Максвелла индукция магнитного поля, воз-

никающего при изменении электрического поля, тем больше, чем

быстрее происходят изменения электрического поля. Положение

здесь такое же, как и в явлении электромагнитной индукции,

где напряженность электрического поля, возникающего при из-

менении магнитного поля, тем больше, чем б ы с т р е е меняется

магнитное поле (см. том II, § 141).

Таким образом, необходимым условием образования интен-

сивных электромагнитных волн является д о с т а т о ч н о в ы-

с о к а я ч а с т о т а электрических колебаний. Для успеха опы-

тов низкая частота городского тока (50 Гц) совершенно недо-

статочна. Необходимы г о р а з д о б о л е е в ы с о к и е частоты

электрических колебаний.



140

Гл. VI. Электромагнитные волны

Такие частоты, доходящие до десятков мегагерц и более,

осуществляются, как мы знаем, при колебаниях в электрических

контурах (§ 27). Однако и в опытах с такими контурами обнару-

жить электромагнитные волны было бы очень нелегко.

Дело в том, что высокая частота электрических колебаний

в какой-либо цепи, будучи н е о б х о д и м ы м условием для

Рис. 114. Виток катушки

индуктивности излучает

плохо, так направленны-

ми токами близки друг

к другу


п о л у ч е н и я

сильных электромаг-

нитных полей, еще не является д о-

с т а т о ч н ы м условием для хорошего

и з л у ч е н и я электромагнитных волн

этой цепью.

Причина заключается в том, что ко-

лебательный контур представляет со-

бой

п о ч т и з а м к н у т у ю ц е п ь,



размеры которой м а л ы п о с р а в-

н е н и ю с д л и н о й в о л н ы, соот-

ветствующей частоте колебаний кон-

тура. В такой цепи для каждого ее

участка с одним направлением тока

или знаком заряда можно подыскать другой б л и з к и й

1

) уча-


сток, в котором в тот же момент времени направление тока или

знак заряда противоположны. Возьмем, например, один из вит-

ков катушки индуктивности (рис. 114). В любых диаметрально

противоположных участках a и b витка во всякий момент време-

ни токи направлены противоположно друг другу. Следовательно,

на больших расстояниях от витка участки a и b действуют

как д в а б л и з к и х п р о т и в о ф а з н ы х и з л у ч а т е л я.

Волны, излученные этими двумя участками, всюду ослабляют

друг друга подобно излучению двух ножек камертона (§ 52). Так

как весь виток состоит из т а к и х п а р п р о т и в о ф а з н ы х

и з л у ч а т е л е й, то и виток в целом излучает плохо, а значит,

плохо излучает и вся катушка.

Аналогично обстоит дело и с конденсатором контура: в любой

момент времени заряды обкладок равны по модулю и противопо-

ложны по знаку, причем эти разноименные заряды удалены друг

от друга гораздо меньше, чем на полволны.

Из сказанного ясно, какой должна быть электрическая цепь,

чтобы она могла хорошо излучать: необходимо перейти к н е з а-

м к н у т о й (открытой) цепи, в которой либо н е т у ч а с т к о в

1

) То есть удаленный гораздо меньше, чем на полволны.




Гл. VI. Электромагнитные волны

141


с п р о т и в о ф а з н ы м и к о л е б а н и я м и, либо же расстоя-

ние между ними н е м а л о по с р а в н е н и ю с λ.

Рис. 115. Переход от колебательного контура к открытому вибратору

Рис. 115 иллюстрирует переход от почти замкнутого контура

(разрывом является тонкий слой изоляции между обкладками)

к незамкнутой системе, называемой электрическим вибратором

и представляющей собой простейший излучатель электромагнит-

ных волн.





Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   68   69   70   71   72   73   74   75   ...   346




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет