РЕАЛЬНА ФІЗИКА. Електромагнітні хвилі

Існування електромагнітних хвиль було теоретично передбачене великим англійським фізиком Дж. Максвеллом в 1864 році. Максвелл проаналізував всі відомі на той час закони електрики і магнетизму і зробив спробу застосувати їх до постійно змінюваних в часі електричного і магнітного полів. Він звернув увагу на асиметрію взаємозв'язку між електричними і магнітними явищами.

Максвелл ввів у фізику поняття вихрового електричного поля і запропонував нове трактування закону магнітоелектричної індукції, відкритої Фарадеем в 1831 р .:

Магнітоелектрична індукція - фізичне явище, що полягає в тому, що всяка зміна магнітного поля породжує в навколишньому просторі, тобто в ефірі, вихровий електричне поле, силові лінії якого замкнуті.

Максвелл висловив гіпотезу про існування і зворотного фізичного процесу - електромагнітної індукції:

Електромагнітна індукція - фізичне явище, що полягає в тому, що змінюється в часі електричне поле породжує в навколишньому просторі магнітне поле.

Мал. 1 і 2 ілюструють взаємне перетворення електричного і магнітного полів.

гіпотеза Максвелла була лише теоретичним припущенням, які не мають експериментального підтвердження, проте на її основі Максвеллові вдалося записати несуперечливу систему рівнянь, що описують взаємні перетворення електричного і магнітного полів, тобто систему рівнянь електромагнітного поля (рівнянь Максвелла). з теорії Максвелла випливає ряд важливих висновків:

1. Існують електромагнітні хвилі, тобто хвилі спільних коливань магнітного і електричного полів, що розповсюджується в базовій фізичній середовищі Всесвіту - космічному ефірі. Він підтвердив відкриття, зроблене ще в XVII столітті Робертом Гуком для оптичних променів, що електромагнітні хвилі, як і світло, поперечні - вектори 1 і перпендикулярні один одному і лежать в площині, перпендикулярній до напрямку поширення хвилі (рис. 3).

2. Електромагнітні хвилі поширюються в речовині з кінцевою швидкістю

Тут ε і μ - коефіцієнти діелектричної і магнітної проникності речовини, ε0 і μ0 - діелектрична і магнітна проникності ефіру: ε0 = 8,85419 · 10-12 Ф / м, μ0 = 1,25664 · 10-6 Гн / м. Швидкість електромагнітних хвиль у вакуумі - вільному від речовини ефірі (ε = μ = 1):

Швидкість c поширення електромагнітних хвиль у вакуумі, тобто у вільному від речовини ефірі, є однією з фундаментальних фізичних констант. висновок Максвелла про кінцевої швидкості поширення електромагнітних хвиль знаходився в протиріччі до прийнятої в той час ньютоніанцем спекулятивної теорією дальнодействия, в якій, незважаючи на відкриття Ремер , Зроблене ще в XVII столітті, швидкість поширення електричного і магнітного полів приймалася нескінченно великою. Тому теорію Максвелла називають теорією близкодействия, що враховує те, що будь-яка фізична взаємодія в реальному фізичному середовищі відбувається тільки при фізичному зіткненні фізичних об'єктів середовища, - в даному випадку корпускул ефіру, - від точки до точки з характеристичної швидкістю поширення взаємодії (хвиль) в цьому середовищі, яка визначається її інерційністю μ0 і пружністю ε0

3. За гіпотезою Максвелла в електромагнітній хвилі відбуваються взаємні перетворення електричного і магнітного полів. Ці процеси йдуть одночасно, і електричне та магнітне поля виступають як рівноправні «партнери». Тому, Максвелл вважав, що об'ємні щільності електричної і магнітної енергії дорівнюють один одному: wе = WМ

Звідси випливає, що в електромагнітної хвилі модулі індукції магнітного поля Звідси випливає, що в електромагнітної хвилі модулі індукції магнітного поля   і напруженості електричного поля   в кожній точці простору пов'язані співвідношенням і напруженості електричного поля в кожній точці простору пов'язані співвідношенням

4. Електромагнітні хвилі переносять енергію. При поширенні хвиль виникає потік електромагнітної енергії. Якщо виділити майданчик S (рис. 3), орієнтовану перпендикулярно напрямку поширення хвилі, то за короткий час Δt через майданчик протече енергія ΔWем, рівна

ΔWем = (wе + WМ) vSΔt.

Щільністю потоку або інтенсивністю I [W / m2] називають електромагнітну енергію, що переноситься хвилею за одиницю часу через поверхню одиничної площі:

Підставляючи сюди вирази для wе, WМ і v, можна отримати:

Потік енергії в електромагнітної хвилі можна задавати за допомогою вектора Потік енергії в електромагнітної хвилі можна задавати за допомогою вектора   напрямок якого збігається з напрямком поширення хвилі, а модуль дорівнює EB / μμ0 напрямок якого збігається з напрямком поширення хвилі, а модуль дорівнює EB / μμ0. Цей вектор називають вектором Умова - Пойнтінга, вперше виведений Микола Олексійович Умов , 1873, а потім застосований пойнтинга, 1885 г.). У синусоїдальної (гармонійної) хвилі в вакуумі середнє значення I ср щільності потоку електромагнітної енергії одно

де E 0 - амплітуда коливань напруженості електричного поля. Щільність потоку енергії в СІ вимірюється в ватах на квадратний метр (Вт / м2).

5. З теорії Максвелла випливало, що електромагнітні хвилі повинні чинити тиск на поглинає або відображає тіло. Тиск електромагнітного випромінювання сьогодні теоретики пояснюють тим, що під дією електричного поля хвилі в речовині виникають слабкі струми, тобто впорядкований рух заряджених частинок. На ці струми діє сила Ампера з боку магнітного поля хвилі, спрямована в товщу речовини. Ця сила і створює результуючий тиск. Зазвичай тиск електромагнітного випромінювання мізерно мало. Так, наприклад, тиск сонячного випромінювання, що приходить на Землю, на абсолютно поглинаючу поверхню становить приблизно 5 мкПа. Перші експерименти по визначенню тиску випромінювання на відображають і поглинають тіла, які підтвердили висновок теорії Максвелла, були виконані П. Н. Лебедєвим (1900). Досліди Лебедєва мали величезне значення для утвердження електромагнітної теорії Максвелла. Існування тиску електромагнітних хвиль дозволяє зробити висновок про те, що їм притаманний механічний імпульс. Імпульс електромагнітної хвилі в одиничному обсязі виражається співвідношенням

де wем - об'ємна щільність електромагнітної енергії, c - швидкість поширення хвиль в вакуумі, тобто у вільному від речовини ефірі.

Наявність електромагнітного імпульсу дозволяє ввести поняття електромагнітної інерційної маси (також званої інерцією, інертною, приєднаної масою), тобто інертності хвиль в ефірі . Для поля в одиничному обсязі

Звідси випливає:

Це співвідношення між інертною масою, властивою як речовини, так і ефіру, і енергією електромагнітного поля є універсальним законом природи, виведеним в 1874 році великим російським фізиком Микола Олексійович Умов . Воно справедливо для будь-яких тіл незалежно від їх природи і внутрішньої будови. Таким чином, ефірна середовище має ознаками фізичної матерії - енергією, кінцевою швидкістю поширення в ній хвиль, імпульсом і інертною масою. Це говорить про те, що електромагнітне поле в ефірі є однією з форм руху ефіру - базової матерії фізичного Всесвіту.

6. Перше експериментальне підтвердження електромагнітної теорії Максвелла було дано приблизно через 15 років після створення теорії в дослідах Генріха Герца (1888 р.) Герц не тільки експериментально довів існування електромагнітних хвиль, але вперше почав вивчати їх властивості - поглинання і заломлення в різних середовищах, відображення від металевих поверхонь і т. П. Йому вдалося виміряти на досвіді довжину хвилі і швидкість поширення електромагнітних хвиль, яка виявилася рівною швидкості оптичного випромінювання. досліди Герца зіграли вирішальну роль для доказу і визнання електромагнітної теорії Максвелла . Через сім років після цих дослідів електромагнітні хвилі знайшли застосування в бездротового зв'язку (А. С. Попов, 1895 г.).

7. Електромагнітні хвилі можуть порушуватися лише прискорено рухомими зарядами або електричними диполями. Ланцюги постійного струму, в яких носії заряду рухаються з постійною швидкістю, не є джерелом електромагнітних хвиль. У сучасній радіотехніці випромінювання електромагнітних хвиль проводиться за допомогою антен різних конструкцій, в яких порушуються швидкозмінних струми. Найпростішою системою, яка випромінює електромагнітні хвилі, є невеликий за розмірами електричний диполь, дипольний момент p (t) якого швидко змінюється в часі. Такий елементарний диполь називають диполем Герца. У радіотехніці диполь Герца еквівалентний невеликий антені, розмір якої багато менше довжини хвилі λ (рис. 4).

Мал. 5 дає уявлення про структуру електромагнітної хвилі, випромінюваної таким диполем.

Слід звернути увагу на те, що максимальний потік електромагнітної енергії випромінюється в площині, перпендикулярній осі диполя. Уздовж своєї осі диполь не випромінює енергії. Генріху Герцу належить не тільки експериментальне відкриття електромагнітних хвиль, але і властивостей електричних диполів, які він Герц використовував в якості випромінюючої і приймальні антен при експериментальному доведенні існування електромагнітних хвиль.

Чи знаєте Ви,
Чи знаєте Ви,

в чому фокус експерименту Майкельсона?

Експеримент А. Майкельсона, Майкельсона - Морлі - дійсно є цирковим фокусом, загіпнотизувати фізиків на 120 років.

Справа в тому, що в його постановці і висновках проведена підміна, аналогічна заміні в шкільній жартівливій завданню на кмітливість, в якій запитується:
- Скільки яблук на березі, якщо на одній гілці їх 5, на іншій гілці - 10 і так далі
При цьому увагу учнів навмисно відволікається від того основного факту, що на березі яблука не ростуть, в принципі.

В експерименті Майкельсона ставиться питання про рух ефіру відносно покоїться в лабораторній системі інтерферометра. Однак, якщо ми шукаємо ефір, як базову матерію, з якої складається все речовина інтерферометра, лабораторії, так і Землі в цілому, то, природно, ефір теж буде нерухомий, так як земна речовина є всього навсього певним чином структурований ефір, і ніяк не може рухатися щодо самого себе.

Дивно, що цей цирковий трюк опанував на 120 років умами фізиків на повному серйозі, хоча його прототипи є в казках-небилицях всіх народів усіх часів, включаючи барона Мюнхаузена, витягнув себе за волосся з болота, і покликаних показати дітям можливі шахрайства та тим захистити їх в дорослому житті. Детальніше читайте в FAQ по ефірної фізиці .

НОВИНИ ФОРУМУ НОВИНИ ФОРУМУ   Лицарі теорії ефіру 12
Лицарі теорії ефіру 12.07.2019 - 17:46: ФІЗИКА ЕФІРУ - Aether Physics -> Поняття часу і ефір - Владімір_Афонін.
11.07.2019 - 7:14: ВІЙНА, ПОЛІТИКА І НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема державного тероризму - Карім_Хайдаров.
11.07.2019 - 7:13: ЕКОЛОГІЯ - Ecology -> Біологічна безпека населення - Карім_Хайдаров.
11.07.2019 - 6:57: СОВІСТЬ - Conscience -> РОСІЙСЬКИЙ СВІТ - Карім_Хайдаров.
07.07.2019 - 9:52: НОВІ ТЕХНОЛОГІЇ - New Technologies -> ПРОБЛЕМА ШТУЧНОГО ІНТЕЛЕКТУ - Карім_Хайдаров.
07.07.2019 - 9:49: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від О.Н. Четверикова - Карім_Хайдаров.
03.07.2019 - 5:38: ВИХОВАННЯ, ОСВІТА, ОСВІТА - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвітництво від В'ячеслава Осієвського - Карім_Хайдаров.
27.06.2019 - 10:01: Сейсмологи - Seismology -> Запаси води під Землею - Карім_Хайдаров.
27.06.2019 - 10:00: ЕКОЛОГІЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМА прісної води - Карім_Хайдаров.
27.06.2019 - 9:57: ЕКОНОМІКА І ФІНАНСИ - Economy and Finances -> ПРОБЛЕМА криміналізації економіки - Карім_Хайдаров.
27.06.2019 - 9:56: ВІЙНА, ПОЛІТИКА І НАУКА - War, Politics and Science -> ПРАВОСУДІЯ.НЕТ - Карім_Хайдаров.
27.06.2019 - 9:53: НОВІ ТЕХНОЛОГІЇ - New Technologies -> "Зеніт" и з "Протон" ами будуть падати - Карім_Хайдаров.