2. Электромагнитные волны.

Теория Максвелла показыва­ет, что переменное электрическое поле порождает магнитное, которое, вообще говоря, тоже оказывается переменным. Это пе­ременное магнитное поле порождает электрическое поле и т.д. Совокупность переменных электрических и магнитных полей, названных электромагнитным полем, не стоит на месте, а рас­пространяется в пространстве. Этот процесс является периоди­ческим и носит волновой характер. Процесс распространения электромагнитного поля в пространстве называют электромаг­нитной волной. Электромагнитные волны различаются длиной волны. Волны с длиной (10¹⁵ – 10⁸) являются радиоволнами, (10⁷ – 10⁴) – инфракрасные волны, (8*10³ – 4*10³) – видимый свет, (10³– 10²) – ультрафиолетовые волны, (10²– 10^-1) – рентгеновские лучи, менее 10 – -лучи.

В однородной и изотропной среде, свободной от зарядов и токов, уравнения Максвелла приводят к волновым уравнениям.

Именно эти уравнения показывают, что электромагнитные поля могут существовать в виде электромагнитных волн, фазо­вая скорость которых равна . В вакууме эта скорость равна с=3*10⁸м/с. Независимо от природы, электромаг­нитные волны обладают общими свойствами.

Колебания электрического и магнитного полей в свободной электромагнитной волне происходят во взаимно перпендику­лярных плоскостях.

Свободная электромагнитная волна является поперечной волной, так как колебания ее электрического и магнитного по­лей происходят в направлениях, перпендикулярных направле­нию распространения волны.

Колебания электрического и магнитного полей происходят во времени в одинаковой фазе, т.е. электрическое и магнитное поля одновременно достигают минимумов и максимумов.

Напряженности электрического и магнитного полей в свобод­ной электромагнитной волне взаимосвязаны . Причем эти соотношения связывают как мгновенные, так и ам­плитудные значения полей.

Электромагнитная волна обладает энергией, импульсом, массой, а если она является эллиптически- или циркулярнополяризованной, то обладает еще и моментом импульса.

В зависимости от длины электромагнитной волны сущест­вуют различные способы их излучения. Для радиоволны про­стейшим излучателем является электрический диполь – отрезок проводника, по которому протекает переменный ток. Такой диполь носит название «антенна». Для возбуждения волн опти­ческого и рентгеновского диапазонов характерны процессы, происходящие внутри атомов вещества, а для -лучей – внутри­ядерные процессы.

8. Персоналии

Ампер Андре Мари (1775-1836), французский физик, один из осно­воположников электродинамики, открыл механическое взаимодействие токов, установил закон этого взаимо­действия. Создал первую теорию магнетизма.

Бардин Джон (1908), американский физик, создал совместно с У. Браттейном первый транзистор, один из авторов микроскопической теорий сверхпроводимости.

Барнетт Сэмуел Джексон (1873-1956), американский физик, открыл один из механико-магнитных эффектов. Работы по электричеству, магнетизму, геомагнетизму.

Био Жан Батист (1774-1862). французский физик, изучал поляриза­цию света, магнитное поле тока.

Ван де ГрааФ Роберт (1901-1967), американский физик, работы в области ядерной и ускорительной техники, изобрел построил большой высоковольтный ускоритель, гене­ратор собственной конструкции.

Вольта Алессандро (1745-1827), итальянский физик и физиолог, изобретатель источника постоянного тока, изобрел многие другие электрические приборы.

Гельмгольц Герман Людвиг Фердинанд (1821-1894), немецкий естествоиспытатель, работы по электромагнетизму, оп­тике, теплоте, акустике, гидромеханике, сформулиро­вал закон сохранения энергии.

Генри Джозеф (1797-1878), американский физик, построил мощные электромагниты, открыл независимо от М. Фарадея яв­ление электромагнитной индукции, самоиндукцию, изучил колебательный характер разряда конденсатора.

Герц Генрих Рудольф (1857-1894), немецкий физик, один из основоположников электродинамики, экспериментально доказал существование электромагнитных волн, устано­вил тождественность электромагнитных и световых волн, придал уравнениям Максвелла симметричную форму, открыл фотоэффект.

Зеебек Томас Иоганн (1770-1831), немецкий физик, открыл термо­электричество.

Иоффе Абрам Федорович (1890-1960), советский физик, работы по физике твердого тела, значительный вклад в физику и технику полупроводников.

Камерлииг-Оинес Хейке (1853-1926), нидерландский физик, один из основателей физики низких температур, первым достиг температур, близких к абсолютному нулю, получил жидкий гелий, открыл сверхпроводники.

Кулон Шарль Огюётен (1736-1806), французский инженер и физик, один из основателей электростатики. Исследовал де­формацию кручения нитей, изобрел крутильные весы, открыл закон взаимодействия зарядов, установил законы сухого трения.

Кюри Пьер (1859-1906), французский физик, один из создателей учения о радиоактивности. Открыл пьезоэлектричество. Совместно с женой М. Складовской-Кюри открыл полоний и радий, исследовал радиоактивное излучение.

Лаплас Пьер Симои (1749-1827), французский астроном, физик, математик, работы по астрономии, молекулярной физики, один из авторов закона Био-Савара-Лапласа.

Ленц Эмилий Христианович (1804-1865), русский физик, электро­техник. Экспериментально обосновал, закон Джоуля-Ленца, установил правило для определения, направле­ния индукционных токов, открыл обратимость электрических машин.

Лоренц Хендрик Антон (1853-1928), нидерландский физик, создал классическую электронную теорию, разработал электродинамику движущихся сред, вывел преобразования, названные его именем, объяснил эффект Зеемана.

Максвелл Джеймс Клерк (1831-1879), английский физик, создатель классической электродинамики, создал теорию элек­тромагнитного поля, предсказал существование элек­тромагнитных волн, установил статистическое распре­деление, исследовал вязкость, диффузию, теплопро­водность газов. Показал, что кольца Сатурна состоят из отдельных тел.

Мандельштам Леонид Исаакович (1879-1944), советский физик, один из основателей научной школы по радиофизике в СССР, открыл (с Г. С. Ландсбергом) комбинационное рассеяние света, совместно с П.Д. Папалекси выполнил исследования по нелинейным колебаниям, внес' вклад в установление природы носителей заряда в металлах и др.

Мейснер В., немецкий физик, открыл в 1933 г. совместно с Р. Оксенфельдом эффект выталкивания магнитного поля из сверхпроводника.

Мнлликен Роберт Эндрус (1868-1953), американский физик, работы по атомной физике, спектроскопии, космическим лу­чам, определил элементарный заряд.

Ом Георг Симон (1787-1854), немецкий физик, установил основной закон электрической цепи.

Папалекси Николай Дмитриевич (1880-1947), советский радиофи­зик, один из основателей школы радиофизиков в СССР. Совместно с Л. И. Мандельштамом выполнил исследования по нелинейным колебаниям, внес вклад в установление природы носителей заряда в металлах.

Пойнтйнг Джон Генри (1852-1914), английский физик, ввел понятие потока электромагнитной энергии.

Попов Александр Степанович (1859-1906), русский ученый, изобретатель радио.

Рентген Вильгельм Конрад (1845-1923), немецкий физик. Открыл коротковолновое электромагнитное излучение.

Роуланд Генри Аугустин ( 1848-1901), американский физик, работы в области электродинамики, оптики, спектроскопии, доказал, что конвекционный ток создает магнитные поля.

Савар Феликс (1791-1841), французский физик, работал в области акустики, оптики, электромагнетизма. Совместно с Био установил один из законов электродинамики.

Тесла Никола (1856-1943), изобретатель в области электро- и радио­техники.

Томсон Джозеф Джон (1856-1940), английский физик, директор Ка-вендишской лаборатории, открыл электрон и опреде­лил его удельный заряд, предложил одну из первых моделей атома, один из создателей электронной теории металлов.

Томсон Уильям (получил титул барона Кельвина за научные заслуги) (1824-1907), английский физик, дал одну из формули­ровок 2-го начала термодинамики, предложил абсолютную шкалу температур, открыл эффект, названный его именем (Джоуля-Томсона). Установил зависимость периода колебаний контура от его емкости и индуктивности.

Топмен Ричард Чейс (1881-1948), американский физик, работы по статистической механике, релятивистской электродинамике, вместе со Т. Стюартом обнаружил инерцию электронов в металле.

Умов Николай Алексеевич (1846-1915), русский физик-теоретик, занимался земным магнетизмом, диффузией, ввел по­нятие плотности потока энергии.

Франклин Вениамин (1706-1790), американский физик, основные работы в области электричества, объяснил действие лейденской банки, построил, плоский конденсатор, изобрел молниеотвод.

Эйхенвальд Александр Александрович (1864-1944), русский физик, работы по электричеству, оптике, акустике, пока­зал существование магнитного поля при движении наэлектризованных тел.

Эрстед Ханс Кристнан (1777-1851), датский физик, работы по элек­тричеству, акустике, молекулярной физике, обнаружил магнитное действие тока.

92