Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| Гл. VI. Электромагнитные волны
155
существенно больше, чем в ненаправленном излучении самого вибратора в отсутствие рефлектора 1 ). Таким же рефлектором можно снабдить и приемный вибратор (рис. 129, б), что повышает его чувствительность. Описанные выше опыты лучше произво- дить поэтому с вибраторами, снабженными рефлекторами. Про- вода, идущие от излучающего вибратора к генератору, пропус- каются через отверстие, размер которого одна–две длины вол- ны, проделанное в рефлекторе. У приемного вибратора провода к гальванометру можно пропустить через маленькие отверстия в рефлекторе. Размеры рефлекторов должны быть в три–пять раз больше λ. Следующий опыт показывает, что электромагнитная волна, проходя из одного прозрачного материала в другой, испытывает
Явление преломления волн на границе двух веществ также при- надлежит к числу о б щ е в о л н о в ы х явлений, но мы ранее не останавливались на нем, так как наблюдать его на звуковых или поверхностных волнах в воде не особенно просто. (Легче всего наблюдать и исследовать преломление на световых волнах, и в разделе «Геометрическая оптика» это явление рассматрива- ется подробно.) Рис. 130. Призма из парафина или асфальта Для опыта с преломлением электромаг- нитной волны длиной, например, 3 см на- до изготовить из парафина или асфальта призму с преломляющим углом, равным при- мерно 30
◦ (рис. 130). Размеры этой приз- мы должны быть велики по сравнению с λ. На рис. 131 показано, как меняется направле- ние распространения волны вследствие пре- ломления в такой призме. Если в отсутствие призмы наибольший отклик в приемном виб- раторе получается в положении A, то при наличии призмы волна преломляется и наи- больший отклик получается в B. Преломле- ние происходит на двух гранях призмы: при переходе волны из воздуха в парафин и затем при ее выходе из парафина в воздух. Отклонение волны от первоначального направления распространения составляет (в зависимости от ма- териала призмы и длины волны) 15–20 ◦ . 1 ) Имеется в виду отсутствие направленности в плоскости, перпендикуляр- ной к вибратору.
156 Гл. VI. Электромагнитные волны Рис. 131. Преломление электромагнитной волны в призме На рис. 132 изображена постановка опыта для получения с т о я ч е й электромагнитной волны. Плоский металлический экран ставится против рефлектора излучающего вибратора так, чтобы отраженная волна распространялась навстречу падающей. Если теперь на пути от рефлектора к экрану перемещать при- емный вибратор, то ток в гальванометре будет поочередно то увеличиваться (пучности), то уменьшаться (узлы). Рис. 132. Образование стоячей электромагнитной волны Расстояние между двумя соседними пучностями или двумя соседними узлами равно, как мы знаем, λ/2 (§ 47). Если нам заранее известна частота ν колебаний генератора, то, измерив указанным путем λ, мы можем по формуле c = λν найти скорость c распространения электромагнитной волны в воздухе. При самых точных измерениях такого рода она ока- зывается совпадающей со скоростью света. В описанном опыте остался пока невыясненным вопрос о том, к а к и е пучности и узлы регистрирует приемный вибратор — колебаний электрического поля или колебаний магнитного поля. Ответ мы получим в следующем разделе. Поперечность электромагнитных волн. Радиопеленгация. Оставаясь на каком-то неизменном расстоянии от вертикаль- ного излучающего вибратора, повернем приемный вибратор из вертикального в л ю б о е горизонтальное положение. Мы уви- дим, что ток в индикаторе приемника падает при этом до нуля
Гл. VI. Электромагнитные волны 157
(рис. 133). Объяснить это можно только тем, что электрическое поле приходящей волны имеет вертикальное направление. Действительно, такое поле может перемещать заряды (вызывать ток) вдоль приемного вибратора, когда он вертикален, и не мо- жет этого делать, когда он горизонтален. Отсюда следует, что в описанном выше опыте со стоячей волной приемный вибратор выявлял узлы и пучности э л е к т р и ч е с к о г о поля. Рис. 133. Наиболее сильный ток в индикаторе возникает только при вертикальном расположении приемного вибратора. При любом горизон- тальном положении вибратора тока нет Повторим такой же опыт, как на рис. 133, но возьмем вме- сто приемного вибратора п р о в о л о ч н ы й в и т о к. При этом получается следующее. Когда виток расположен в вертикаль- ной плоскости, проходящей через излучающий вибратор, ток в нем есть. Но при всяком повороте витка на 90 ◦ от указанной плоскости ток в нем исчезает (рис. 134). Мы знаем, что ток в витке (или катушке) наводится переменным магнитным полем только в том случае, если это поле п р о н и з ы в а е т виток. Следовательно, отсутствие тока при расположениях витка, пока- Рис. 134. Наиболее сильный ток в приемном витке получается при его расположении, показанном слева. В двух других изображенных положениях тока нет
158 Гл. VI. Электромагнитные волны занных на рис. 134 посередине и справа, объясняется тем, что магнитное поле приходящей волны направлено горизонтально и перпендикулярно к направлению излучения. Действительно, при этом оно пронизывает виток в первом положении и не пронизывает в двух других. Рис. 135. Расположение векторов электрического и магнитного полей при вертикальном излучателе для волн, распространяющихся в гори- зонтальном направлении Мы приходим, таким образом, к выводу, что напряженность
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|