fizica Real
Existența undelor electromagnetice a fost prezis teoretic de marele fizician englez John. Maxwell în 1864. Maxwell a analizat toate cunoscute la acel moment, legile electricitate și magnetism, și a încercat să le aplice la un interval de timp care variază câmpuri electrice și magnetice. El a atras atenția asupra asimetria relației dintre fenomenele electrice și magnetice.
Maxwell a introdus în fizică conceptul de câmp electric indus și a oferit o nouă interpretare a legii magneto-inducție. Descoperirea lui Faraday în 1831.:
inducție magnetoelectric - un fenomen natural, care constă în faptul că orice schimbare în câmpul magnetic generează în zona înconjurătoare, care este în aer, liniile de câmp electric vortex de forță sunt închise.
Maxwell a propus ipoteza existenței și procesul fizic invers - inducție electromagnetică:
inducție electromagnetică - un fenomen natural, care constă în faptul că câmpul electric variabil în timp generează în câmpul magnetic din jur.
Fig. 1 și 2 ilustrează conversia reciprocă a câmpurilor electrice și magnetice.
Ipoteza lui Maxwell a fost doar o presupunere teoretică care nu are nici o confirmare experimentală, dar pe această bază Maxwell a fost capabil să înregistreze un sistem consistent de ecuații care descriu transformarea reciprocă a câmpurilor electrice și magnetice, adică sistemul de ecuații ale câmpului electromagnetic (ecuațiile lui Maxwell). Teoria lui Maxwell urmează câteva concluzii importante:
1. Sunt unde electromagnetice, undele adică oscilații comune ale câmpurilor magnetice și electrice se propagă în universul fizic subiacent mediu - aer exterior. Aceasta a confirmat descoperirea făcută încă din secolul XVII fascicule optice Robert Hooke că undelor electromagnetice ca lumina, transversal - (. Fig.3), vectori și perpendiculare între ele și se află într-un plan perpendicular pe direcția de propagare.
Figura 3. Un sinusoidal (armonice) undelor electromagnetice. Vectori și sunt reciproc perpendiculare.
2. Undele electromagnetice se propagă într-un material de la o rată finită
aici # 949; și # 956; - coeficienții de material dielectric permeabilitate și magnetice, # 949; și 0 # 956; 0 - permitivitate și permeabilitate ester: 949 # 0 = 8.85419 × 10-12 F / m, 956 # 0 = 1.25664 x 10-6 H / m. Viteza undelor electromagnetice în vid - este liber de substanțe eter (# 949 = # 956; = 1):
Viteza c de propagare a undelor electromagnetice în vid, adică fără agenți de eter este una dintre constantele fizice fundamentale. Concluzia lui Maxwell privind viteza finală de propagare a undelor electromagnetice este în contradicție cu teoria acceptată în timp ce Newtonians speculativă a acțiunii la distanță. în care, în ciuda deschiderii Römer. a făcut din secolul XVII încă, viteza de propagare a câmpurilor electrice și magnetice sunt presupuse a fi infinit de mare. Prin urmare, teoria lui Maxwell se numește teoria cu rază scurtă. ținând cont de faptul că orice interacțiune fizică într-un mediu fizic real apare numai atunci când fizic de contact fizice obiecte mediu - în acest caz corpusculi ester, - de la un punct la altul, cu o viteză caracteristică de propagare a interacțiunii (valuri) în acest mediu determinat de inerția # 956; 0 și elasticitate # 949; 0
3. Prin Maxwell ipoteze apar în electromagnetice val conversia reciprocă a câmpurilor electrice și magnetice. Aceste procese au loc simultan, și câmpuri electrice și magnetice acționează ca egali „parteneri“. De aceea, Maxwell a crezut că densitatea în vrac a energiei electrice și magnetice sunt egale între ele, am wm =
Fluxul de energie într-o undă electromagnetică poate fi definită folosind un vector a cărui direcție coincide cu direcția de propagare a undei, iar modulul este EB / # 956; # 956; 0. Acest vector se numește Umov - Poynting. prima rasă Nikolaem Alekseevichem Umovym. 1873 și apoi aplicate Poynting 1885). In sinusoidal (armonice) undei în vid valoarea medie ICP densitate a fluxului de energie electromagnetică egală
în cazul în care E0 - amplitudinea vibrațiilor a câmpului electric. Densitatea fluxului de energie în SI măsurată în wați pe metru pătrat (W / m2).
5. De la teoria lui Maxwell că undele electromagnetice ar trebui să pună presiune asupra organismului este absorbită sau reflectată. Teoreticienii presiune radiație astăzi atribuită faptului că câmpul electric al undei în materialul care au curenți slabi, adică mișcarea ordonată a particulelor încărcate. Acești curenți sunt acte de forță Ampere cu undele de câmp magnetic direcționat în materialul interior. Această forță creează o presiune rezultantă. De obicei, presiunea de radiație este neglijabilă. Astfel, de exemplu, presiunea radiației solare, care intră pe Pământ pe o suprafață complet absorbant este de aproximativ 5 uPA. Primele experimente privind determinarea presiunii radiațiilor asupra corpului de reflexie și de absorbție, a confirmat concluziile teoriei lui Maxwell, au fost efectuate P. N. Lebedevym (1900). Experimentele Lebedev au fost de mare importanță pentru aprobarea teoriei electromagnetice a lui Maxwell. Existența undelor electromagnetice de presiune conduce la concluzia că este inerent în impuls mecanic. unde electromagnetice cu impulsuri pe unitatea de volum este exprimat prin relația
în care Wem - densitatea în vrac a energiei electromagnetice, c - viteză de propagare a undei în vid, adică într-o substanță liberă de aer.
Disponibilitate puls electromagnetic permite introducerea conceptului de masă electromagnetic inerțial (numită inerție inert în masă atașată), adică inerția undelor de aer. Pentru un câmp din unitatea de volum
Această relație între masa inerțială, inerentă în ambele substanțe și eter, iar energia câmpului electromagnetic este o lege universală a naturii, derivată în 1874 de către marele fizician român Nikolaem Alekseevichem Umovym. Este valabil pentru toate organele, indiferent de natura lor și structura internă. Astfel, mediul eteric are caracteristici de materie fizică - energie, propagarea undei de puls viteză în interiorul acestuia finit și o masă inerțială. Acest lucru sugerează că câmpul electromagnetic în eter este o formă de mișcare a eterului - materia de bază a universului fizic.
6. Prima confirmare experimentală a teoriei electromagnetice a lui Maxwell a fost dat aproximativ 15 de ani de la crearea teoriei în experimente Genriha Gertsa (1888). Hertz a demonstrat nu numai experimental existența undelor electromagnetice, dar mai întâi a început să studieze proprietățile lor - .. Absorbția și refracție în medii diferite, reflectate de pe suprafețe metalice etc. A fost posibil să se măsoare experimental lungimea de undă și viteza de propagare a undelor electromagnetice, care a fost egală cu viteza optic radiații. Experimentele lui Hertz au fost cruciale pentru dovada și recunoașterea teoriei electromagnetice a lui Maxwell. La șapte ani după aceste experimente, undele electromagnetice au fost utilizate în comunicațiile fără fir (A. S. Popov, 1895).
7. Unda electromagnetică poate fi excitat numai taxele în mișcare rapidă sau dipoli electrice. circuit de curent continuu, în care purtătorii de sarcină se deplasează cu o viteză constantă, nu reprezintă o sursă de unde electromagnetice. În emisie de radio moderne a undelor electromagnetice este realizată folosind antene de desene sau modele diferite, care sunt excitate de rapid variabile curenți. Cel mai simplu sistem, undele electromagnetice radiante, un dipol electric de mici dimensiuni, momentul de dipol p (t) care variază rapid în timp. Un astfel de dipol elementar numit dipol hertzian. Hertz dipol radio este echivalent cu o mică antenă care dimensiunea este mult mai mică decât lungimea de undă # 955; (Fig. 4).
Figura 4. dipol elementar în curs de oscilații armonice.
Fig. 5 oferă o reprezentare a structurii undei electromagnetice radiate de acest dipol.
Figura 5. Emisia unui dipol elementar.
Trebuie remarcat faptul că debitul maxim de energie electromagnetică este emisă în planul perpendicular pe axa dipolului. De-a lungul axei dipolului nu radiază energie. Genrihu Gertsu apartine nu numai la descoperirea experimentală a undelor electromagnetice și a dipole proprietăți electrice, care a folosit Hertz ca un radiind și primirea de antene în dovada experimentală a existenței undelor electromagnetice.
Știați că câmpurile electromagnetice și alte au diferite tipuri de vibrații, tulpina și variațiile de presiune în aer.
Conceptul de „vidul fizic“ în teoria câmpului cuantic relativist implică faptul că la început, nu are nici o natură fizică, ea doar particule virtuale care nu au cadrul fizic este „fantomelor“, în al doilea rând, „vid fizic“ - acest lucru este cel mai scăzut al câmpului, „punctul zero“, ceea ce este contrar faptelor reale, pentru că, de fapt, toată energia materiei conținută în aer și nu există nici o altă putere și în alte domenii, precum și substanța purtătoare, în plus față de eterului.
Știri
Cavalerii Teoria eter