Вибратор Герца имел несколько модификаций.
Вибратор Герца |
и приемник. |
Вибратор |
Резонатор |
|
|
Рисунок 2 |
13 |
ЭМВ распространяются в пространстве, удаляясь от вибратора во все стороны
14
1. В любой точке векторы напряженности
электрического |
и |
магнитного |
полей |
взаимно |
|
перпендикулярны |
и |
перпендикулярны |
направлению |
||
распространения |
, т.е. |
Η |
υ |
υ |
|
образуют правовинтовую систему: E |
|
||||
2. Поля изменяют свое направление в пространстве: в одних точках вектор Η направлен к плоскости страницы , в других – от нее; аналогично ведет себя и вектор E
3. Электрическое и магнитное поля находятся в фазе, т.е. они достигают максимума и обращаются в нуль в
одних и тех же точках. |
15 |
|
Движущийся с ускорением электрический |
заряд испускает электромагнитные волны. |
|
|
ЭМВ представляют собой поперечные |
волны и аналогичны другим типам волн. |
|
|
Однако в ЭМВ происходят колебания |
полей, а не вещества, как в случае волн на воде или в натянутом шнуре.
16
6.2 Дифференциальное уравнение ЭМВ
Векторы напряженностиE и Η электромагнитного поля удовлетворяют волновым уравнениям типа:
|
|
|
1 d2E |
|
Решение уравнений: |
||||
2E |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
dt2 |
|
E E0 cos(ωt kx φ) |
||||
υ2 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
H |
|
|
|
|
2H |
|
d |
H H0 cos(ωt kx φ) |
||||||
υ2 |
|
dt2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
(6.2.1)
(6.2.2)
φ – начальная фаза колебаний; |
k |
ω |
–волновое число; |
ω – круговая частота |
ν |
|
Оператор Лапласа - 2 d22 d22 17 d22
dx dy dz
Фазовая скорость ЭМВ: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
υ |
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
c |
(6.2.3) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
ε0μ0 |
|
εμ |
εμ |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
где c |
|
1 |
|
|
– скорость света в вакууме |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
ε0μ0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
ε0 8,85418782 10 12 Ф м 1
01,256637061 10 6 Гн м 1 находим
с2,99792458 108 м с 1
Ввеществе скорость распространенияμ
|
n |
|
|
электромагнитных волн меньше в |
εμ |
||
раз. |
18 |
||
|
|||
Скорость распространения электромагнитных волн в среде зависит от ее электрической и
магнитной проницаемостей.
n 
εμ - абсолютный показатель преломления.
υ |
|
1 |
1 |
|
|
c |
и |
n |
c |
(6.2.4) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
n |
||||||
|
μ0ε0 |
|
|
|
με |
|
υ |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Следовательно, показатель преломления есть физическая величина, равная отношению
скорости электромагнитных волн в вакууме к их скорости в среде.
19
Заключение:
• векторы E Η υ взаимно перпендикулярны, т. к. k и υ направлены одинаково;
•электромагнитная волна является поперечной;
•электрическая и магнитная составляющие распространяются в одном направлении;
•векторы E Η колеблются в одинаковых фазах;
•в ЭМВ происходят колебания полей, а не вещества
20
6.3Экспериментальное исследование ЭМВ
Входе своих исследований Герц обнаружил, что если расстояние между вибратором и приемником (резонатором) меньше одного метра, то поле вибратора в этой области соответствует
излучению поля диполем и убывает обратно пропорционально кубу расстояния (эту зону назвали ближней зоной, здесь r λ
21