§ 58. Электромагнитная теория света. Шкала электромаг-

150

Гл. VI. Электромагнитные волны

тесную связь между оптическими и электромагнитными явле-

ниями, что электромагнитная природа света превратилась из

предположения в твердо установленный факт.

Исследования, производившиеся в самых разнообразных об-

ластях физики, позволили установить, что диапазон частот или

длин электромагнитных волн

1

) чрезвычайно широк. В этой главе

мы ограничиваемся только электромагнитными волнами в уз-

ком понимании этого термина, т. е. такими, длина которых

превышает сотые доли миллиметра и которые в большинстве

своем используются в радиотехнике и поэтому называются ра-

диоволнами. С другими, более короткими электромагнитными

волнами, с их особыми свойствами, со способами их получения

и наблюдения мы познакомимся в следующих разделах. Однако

уже здесь мы приведем диаграмму, которая дает представление

обо всей шкале электромагнитных волн.

Эта диаграмма (рис. 125) построена несколько необычно вви-

ду огромного различия длин волн. На горизонтальной прямой

Рис. 125. Шкала электромагнитных волн: 1 ГГц

=

10

3

МГц

=

10

9

Гц,

1 нм

=

10

−3

мкм

=

10

−9

м

на р а в н ы х расстояниях друг от друга нанесены метки, соот-

ветствующие длинам, каждая из которых отличается в д е с я т ь

р а з от соседней. Это и есть шкала длин волн λ, начинающаяся

на нашей диаграмме слева с λ = 10 км и заканчивающаяся значе-

нием λ = 0,001 нм. Разумеется, 10 км слева и 0,001 нм справа —

это границы рисунка, а не самой шкалы электромагнитных волн,

которую можно представить себе продолженной в обе стороны.

1

) Напомним, что частота ν и длина волны λ связаны соотношением λ =

= c/ν, где c = 300 000 км/с.

Гл. VI. Электромагнитные волны

151

Под шкалой длин волн λ нанесена шкала соответствующих

им частот колебаний ν. Продолжая шкалу влево, мы переходим

ко все более длинным волнам, т. е. ко все более низким частотам,

пока не дойдем, наконец, до частоты ν = 0, т. е. до постоянного,

не меняющегося со временем тока. Можно сказать, что такому

току соответствует бесконечно большая длина волны, но это, ко-

нечно, чисто формальное утверждение. С уменьшением частоты

условия излучения делаются все хуже (§ 55), и постоянный ток,

который должен был бы излучать «бесконечно длинную» волну,

просто ничего не излучает. Нашу диаграмму можно продолжать

и вправо, переходя ко все более высоким частотам и соответ-

ственно все более коротким волнам.

На диаграмме указаны участки λ (или ν), занимаемые раз-

личными видами электромагнитных волн. Как сказано, в этой

главе мы ограничиваемся только левым участком, который начи-

нается с «бесконечно длинных» волн и кончается в области сотен

микрометров, т. е. тянется от «нулевой частоты» до частот в де-

сятки тысяч гигагерц. Мы видим, что этот участок волн, которые

получают электрическими способами, перекрывается на своем

коротковолновом конце с инфракрасными (тепловыми) волнами.

Это значит, что волну, длина которой, например, 0,05 мм, можно

получить и посредством электрических колебаний, и тепловым

способом, т. е. при излучении нагретого тела.

Рис. 126. Массовый излу-

чатель Глаголевой-Арка-

дьевой

Еще не так давно на шкале элек-

тромагнитных волн не было таких

перекрываний, а, наоборот, имелись

пробелы. В частности, был пробел

между электромагнитным диапазоном

(в узком смысле) и инфракрасны-

ми волнами. Электромагнитные вол-

ны были получены длиной до 6 мм

(Лебедев), а тепловые — до 0,343 мм

(Рубенс).

В 1922 г. советский физик Алек-

сандра Андреевна Глаголева-Аркадье-

ва (1884–1945) ликвидировала этот

пробел,

получив

электромагнитные

волны длиной от 1 см до 0,35 мм

с помощью придуманного ею прибора,

названного массовым излучателем.

Схема этого прибора показана на

рис. 126. В сосуде 1 находятся мелкие ме-

таллические опилки, взвешенные в транс-

152

Гл. VI. Электромагнитные волны

форматорном масле. Не показанная на рисунке мешалка все время

поддерживает опилки во взвешенном состоянии, не давая им осесть

на дно. Вращающееся колесико 2 захватывает смесь и окружается ею

наподобие шины. С помощью проводов 3, присоединенных к индуктору,

через смесь пропускается искровой разряд. Металлические опилки

образуют при своем движении множество случайных пар, которые

играют роль маленьких вибраторов и при разряде излучают короткие

волны. Так как размеры случайно образующихся вибраторов различны

и колебания в них не гармонические, а затухающие, в излучении при-

сутствуют одновременно все длины волн указанного выше диапазона.

Можно сказать, что массовый излучатель испускает «электромагнит-

ный шум», а не «аккорд» или «ноту».

В массовом излучателе преодолены две основные трудности, неиз-

бежно возникающие при попытке использовать один-единственный

вибратор столь малых размеров. Во-первых, такой единственный виб-

ратор дает ничтожно слабое излучение. В массовом же излучателе од-

новременно работает много вибраторов. Во-вторых, в одном вибраторе

опилки быстро сгорают от искры. В приборе Глаголевой-Аркадьевой

этого не происходит, так как в области разряда опилки непрерывно

сменяются.

жүктеу/скачать 6,71 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: