Вопрос 22!

Распространение колебаний в упругой среде. Волны и их характеристики. Длина волны и скорость волны. Поперечные и продольные волны.

1860 год – учёный Максвелл разработал теорию электромагнитного поля, согласно которой переменное магнитное поле порождает переменное электрическое поле, тогда переменное электрическое поле должно порождать переменное магнитное поле. Эти поля являются вихревыми и представляют собой единое целое электромагнитное поле. Эти переменные поля могут существовать независимо от зарядов и токов, и порождают друг друга распространяться в пространстве.

Волна – колебания, распространяющиеся в пространстве с течением времени.

1887 год – экспериментально получены электромагнитные волны.

1896 год – Попов с помощью этих волн создал радио.

Важнейшей характеристикой волны является её скорость. Волны любой природы не распространяются в пространстве мгновенно. Их скорость конечна.

Основное свойство всех волн независимо от их природы состоит в переносе ими энергии без переноса вещества. Энергия поступает от источника, возбуждающего колебания начала шнура, струны и распространяется вместе с волной. Через любое поперечное сечение, например, шнура, непрерывно течёт энергия. Эта энергия слагается из кинетической энергии движения участков шнура и потенциальной энергии его упругой деформации. Постепенное уменьшение амплитуды колебаний при распространении волны связано с превращением части механической энергии во внутреннюю.

Длина волны – Расстояние между ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах.

Скорость волны равна произведению длины волны на частоту колебаний.

Поперечные волны – волны, в которых отдельные участки шнура совершают колебания в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны. (Вдоль резинового шнура).

Продольные волны – колебания, происходящие вдоль направления распространения волны. Продольную волну удобно наблюдать на длинной мягкой пружине большого диаметра. Ударив ладонью по одному из концов пружины, можно заметить, как сжатие бежит по пружине.

Вопрос 23!

Электромагнитные волны. Излучение электромагнитных волн. Открытый колебательный контур. Опыты Герца.

1860 год – учёный Максвелл разработал теорию электромагнитного поля, согласно которой переменное магнитное поле порождает переменное электрическое поле, тогда переменное электрическое поле должно порождать переменное магнитное поле. Эти поля являются вихревыми и представляют собой единое целое электромагнитное поле. Эти переменные поля могут существовать независимо от зарядов и токов, и порождают друг друга распространяться в пространстве.

1887 год – экспериментально получены электромагнитные волны.

1896 год – Попов с помощью этих волн создал радио.

Электромагнитная волна – это распространение в пространстве переменного электромагнитного п Свойства волн:

1. Волны поперечные.

2. Взаимодействуют с веществом (поглощаются и рассеиваются).

3. Отражаются и преломляются на границе раздела двух сред, в которых скорость волн различна.

4. Скорость электромагнитных волн в вакууме: c = 3 * 10^8 м/с.

5. Скорость волн в среде убывает V = c / квадратный корень из ME, где М – относительная магнитная проницаемость.

6. наблюдается интерференция (наложение) волн, дифракция (огибание волнами препятствий), поляризация.

Электромагнитные волны излучаются колеблющимися зарядами. При этом существенно, что скорость движения таких зарядов меняется со временем, т.е. что они движутся с ускорением. Наличие ускорения – главное условие излучения электромагнитных волн. Электромагнитное поле излучается заметным образом не только при колебаниях заряда, но и при любом быстром изменении его скорости. Интенсивность излученной волны тем больше, чем больше ускорение, с которым движется заряд.

Для образования интенсивных электромагнитных волн необходимо создать электромагнитные колебания достаточно высокой частоты. Для получения электромагнитных волн Герц использовал простое устройство, называемое сейчас вибратором Герца. Это устройство представляет собой открытый колебательный контур. К открытому контуру можно перейти от закрытого, если постепенно раздвигать пластины конденсатора, уменьшая их площадь и одновременно уменьшая число витков в катушке. В конце концов, получится просто прямой провод. Емкость и индуктивность вибратора малы. Поэтому частота колебаний весьма велика. В открытом контуре заряды не сосредоточены на концах, а распределены по всему проводнику.

Колебания в открытом контуре затухают по двум причинам: во-первых, вследствие наличия у контура активного сопротивления, во-вторых, из-за того, что вибратор излучает электромагнитные волны и теряет при этом энергию. После того, как колебания прекратятся, оба проводника вновь заряжаются от источника до наступления пробоя искрового промежутка, и все повторяется сначала. Электромагнитные волны регистрировались Герцем с помощью приёмного вибратора (резонатора), представляющего собой такое же устройство, как и излучающий вибратор. Под действием переменного электрического поля электромагнитной волны в приёмной вибраторе возбуждаются колебания тока. Если собственная частота приёмного вибратора совпадает с частотой электромагнитной волны, наблюдается резонанс. Колебания в резонаторе происходят с большой амплитудой при расположении его параллельно излучающему вибратору. Герц обнаружил эти колебания, наблюдая искорки в очень маленьком промежутке между проводниками приёмного вибратора. Герц не только получил электромагнитные волны, но и обнаружил, что они ведут себя подобно другим видам волн.