44. Экспериментальное обнаружение электромагнитных волн. Свойства и классификация электромагнитных волн.

Теоретическое предсказание существования электромагнитных волн было сделано Джеймсом Клерком Максвеллом в 1864 году на основе его системы уравнений.

Опыт Герца (1887-1888 гг.): Генрих Герц экспериментально доказал существование электромагнитных волн, используя два основных элемента:

1. Вибратор Герца (излучатель): Открытый колебательный контур, который генерировал высокочастотные электромагнитные колебания при подаче высокого напряжения.

2. Резонатор Герца (приёмник): Простейший замкнутый контур с искровым промежутком.

Результат: Герц обнаружил, что при проскакивании искры в вибраторе (излучателе), искра возникала и в резонаторе (приёмнике), расположенном на расстоянии. Это доказывало, что энергия передавалась от излучателя к приёмнику через пространство в виде волн.

Дальнейшие доказательства: Герц также измерил скорость волн и подтвердил, что она равна скорости света ( м/с), а также продемонстрировал их способность к отражению, преломлению, интерференции и поляризации, тем самым окончательно установив их электромагнитную природу.

2. Свойства Электромагнитных Волн

Электромагнитные волны (ЭМВ) — это поперечные волны, распространяющиеся в пространстве.

Скорость распространения: В вакууме все ЭМВ распространяются с фундаментальной скоростью света:

Взаимная ориентация векторов: ЭМВ являются поперечными: векторы напряжённости электрического поля ( ), магнитной индукции ( ) и скорости распространения ( ) взаимно перпендикулярны.

Связь векторов и : В вакууме векторы и колеблются синфазно (их максимумы и минимумы совпадают), а их модули связаны соотношением:

Перенос энергии: ЭМВ переносят энергию. Плотность потока энергии (интенсивность) определяется вектором Пойнтинга ( ).

Перенос импульса: ЭМВ также переносят импульс и, оказывая давление на поверхности, обладают световым давлением.

Отсутствие среды: ЭМВ не нуждаются в материальной среде для распространения, поскольку они являются колебаниями самого поля.

3. Классификация Электромагнитных Волн

Весь спектр электромагнитных волн — это непрерывная шкала, в которой волны различаются только своей частотой ( ) и длиной волны ( ).

Область спектра	Диапазон длин волн ( )	Примеры и применение
Низкочастотные волны	и более	Электроэнергетика (50/60 Гц).
Радиоволны	От до	Радиосвязь, телевидение, радиолокация, мобильная связь.
Инфракрасное излучение (ИК)	От до	Тепловое излучение, обогревательные приборы, приборы ночного видения.
Видимый свет	От (красный) до (фиолетовый)	Воспринимается человеческим глазом.
Ультрафиолетовое излучение (УФ)	От до	Загар, стерилизация, люминесценция.
Рентгеновское излучение	От до	Медицинская диагностика, структурный анализ (рентгенография).
Гамма-излучение ( )	Менее	Ядерные реакции, радиоактивный распад.

Важное замечание: Несмотря на различные названия, все эти виды излучения имеют единую электромагнитную природу и отличаются лишь количественно (энергией фотонов, частотой и длиной волны).