Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
§ 59. Опыты с электромагнитными волнами
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| § 59. Опыты с электромагнитными волнами. Чтобы воспро-
извести некоторые из опытов Герца и получить тем самым более подробное представление об электромагнитной волне, в настоя- щее время нет надобности обращаться к старинной «искровой» технике возбуждения волн. Мы уже знаем, как с помощью автоколебательных систем — генераторов с электронными лам- пами — была решена задача получения незатухающих электри- ческих колебаний (§§ 30, 31). Существенно, что в случае неза- тухающего гармонического колебания излучаемая передатчиком энергия сконцентрирована на одной частоте, а не распределена по всему спектру, как это имеет место при излучении сильно затухающих колебаний. Благодаря этому приемник, настроен- ный в резонанс на эту частоту, поставлен в значительно более выгодные условия. Для опытов целесообразно воспользоваться достаточно ко- роткими электромагнитными волнами, чтобы размеры прибо- ров — резонансных вибраторов, экранов, призм и т. п. — были не слишком велики. Наиболее удобны волны, имеющие длину несколько сантиметров. В настоящее время во многих школах имеется передающая и приемная аппаратура, работающая на трехсантиметровых волнах. Современная радиотехника использует и миллиметровые и еще более короткие (субмиллиметровые) волны, но для описываемых ниже опытов столь малые длины волн неудобны. Гл. VI. Электромагнитные волны 153
Эти опыты
можно осуществить и с
метрового диапазона (например, 6 м, когда длина резонансного вибратора составляет 3 м). Однако сантиметровый и дециметровый диапазоны наиболее удобны: с приборами на длину волны 6 м опыты следует делать на открытом воздухе, на ровном открытом месте, так как в противном случае результаты искажаются из-за отражения радиоволн от окружающих предметов (прежде всего металлических: железные балки в здании, электропроводка, телеграфные провода и т. п.). Перечислим некоторые из возможных опытов, предполагая, что генератор снабжен излучающим вибратором, а приемник — приемным вибратором. Отражение, преломление, стоячие волны. В этих опытах излучающий и приемный вибраторы надо располагать п а р а л- л е л ь н о д р у г д р у г у, например оба вертикально. При включении генератора гальванометр в приемнике пока- зывает отклонение. Если между излучателем и приемником по- ставить теперь металлический экран (например, железный лист), размеры которого в е л и к и п о с р а в н е н и ю с д л и н о й в о л н ы (§ 41), то можно наблюдать о б р а з о в а н и е т е н и: когда приемный вибратор заслонен листом, ток в гальванометре резко падает. При устранении экрана или при вынесении прием- Рис. 127. Образование тени. В нижней части рисунка расположение приборов показано в плане: 1 — генератор с излучающим вибратором, 2 — экран, 3 — приемник с индикатором ного вибратора из области тени ток опять возрастает (рис. 127). Тело человека также отбрасывает заметную тень: если кто-либо пройдет между излучающим и приемным вибраторами, ток в ин- дикаторе упадет и вновь возрастет.
154 Гл. VI. Электромагнитные волны Взяв вместо металлического экрана лист картона, фанеры, толстую деревянную доску, вообще экран из какого-либо и з о- л и р у ю щ е г о м а т е р и а л а, нетрудно убедиться, что они п р о з р а ч н ы для исследуемых электромагнитных волн. Заслонив приемник от излучателя металлическим листом 1 (рис. 128), нетрудно наблюдать отражение электромагнитной волны от второго металлического листа 2. Передвигая лист 2 вдоль прямой CD, параллельной отрезку AB (излучатель — при- емник), мы обнаружим, что наиболее сильный отклик (отклик индикатора) возникает тогда, когда лист 2 находится против середины отрезка AB и его плоскость параллельна AB. Мы убеждаемся, таким образом, в справедливости закона равенства угла падения и угла отражения (§ 40). Замена металлического листа 2 экраном из изолирующего материала показывает, что от такого экрана отражение получается очень слабое. Отражением от металла можно воспользоваться для то- го, чтобы получить н а п р а в- л е н н о е излучение в виде по- чти плоской волны. Для это- го надо поместить излучающий вибратор в фокусе цилиндриче- ского зеркала из металлическо- го листа, согнутого по дуге па- раболы (рис. 129, а). Интенсив- ность плоской волны, выходя- щей из такого р е ф л е к т о р а, Рис. 128. Отражение электро- магнитной волны: i — угол па- дения, r — угол отражения Рис. 129. Параболический ре- флектор у излучающего виб- ратора (а) и у приемного (б)
|