Презентація на тему «Відкриття електромагнітних хвиль»
238
Слайд #1
Відкриття електромагнітних хвиль
Презентація 11-А класушвеця максима і пивоварчука вадима
Презентація 11-А класушвеця максима і пивоварчука вадима
Слайд #2
Рівняння Максвелла
Існування електромагнітних хвиль – змінного електромагнітного поля, яке поширюється в просторі з кінцевою швидкістю, – випливає з рівнянь Максвелла. Рівняння Максвелла сформульовані ще в 1865 р. на основі узагальнення емпіричних законів електричних і магнітних явищ і розвитку ідеї Фарадея. Вирішальну роль для підтвердження теорії Максвелла зіграли досліди Герца (1888), які довели, що електричні й магнітні поля дійсно поширюються у вигляді хвиль, властивості яких повністю описується рівняннями Максвелла. В інтегральній формі рівняння Максвелла мають вигляд:
Існування електромагнітних хвиль – змінного електромагнітного поля, яке поширюється в просторі з кінцевою швидкістю, – випливає з рівнянь Максвелла. Рівняння Максвелла сформульовані ще в 1865 р. на основі узагальнення емпіричних законів електричних і магнітних явищ і розвитку ідеї Фарадея. Вирішальну роль для підтвердження теорії Максвелла зіграли досліди Герца (1888), які довели, що електричні й магнітні поля дійсно поширюються у вигляді хвиль, властивості яких повністю описується рівняннями Максвелла. В інтегральній формі рівняння Максвелла мають вигляд:
Слайд #3
Рівняння Максвелла
Слайд #4
Рівняння Максвелла
З цих рівнянь можна зробити кілька важливих висновків:
(1) змінне магнітне поле є причиною виникнення в просторі вихрового електричного поля;(2) причиною виникнення статичного електричного поля є наявність у просторі статичних
електричних зарядів ;
(3) струм провідності і струм зміщення є причиною виникнення в просторі
вихрового магнітного поля;
(4) магнітних зарядів в природі не існує.
З цих рівнянь можна зробити кілька важливих висновків:
(1) змінне магнітне поле є причиною виникнення в просторі вихрового електричного поля;(2) причиною виникнення статичного електричного поля є наявність у просторі статичних
електричних зарядів ;
(3) струм провідності і струм зміщення є причиною виникнення в просторі
вихрового магнітного поля;
(4) магнітних зарядів в природі не існує.
Слайд #5
Рівняння Максвелла
Джерелом електромагнітних хвиль може бути будь-який електричний коливальний контур або провідник, по якому тече змінний електричний струм, оскільки для утворення електромагнітних хвиль необхідно створити в просторі змінне електричне поле (струм зміщення) (3), або відповідно змінне магнітне поле (1). Випромінююча здатність джерела електромагнітних хвиль визначається його формою, розмірами і частотою коливань. Щоб випромінювання було помітним, необхідно збільшити об'єм простору, у якому створюється змінне електромагніт-не поле. Тому для одержання електромагнітних хвиль непридатні закриті коливальні контури, так-як в них електричне поле зосереджене між обкладками конденсатора, а магнітне – усередині котушки індуктивності.
Джерелом електромагнітних хвиль може бути будь-який електричний коливальний контур або провідник, по якому тече змінний електричний струм, оскільки для утворення електромагнітних хвиль необхідно створити в просторі змінне електричне поле (струм зміщення) (3), або відповідно змінне магнітне поле (1). Випромінююча здатність джерела електромагнітних хвиль визначається його формою, розмірами і частотою коливань. Щоб випромінювання було помітним, необхідно збільшити об'єм простору, у якому створюється змінне електромагніт-не поле. Тому для одержання електромагнітних хвиль непридатні закриті коливальні контури, так-як в них електричне поле зосереджене між обкладками конденсатора, а магнітне – усередині котушки індуктивності.
Слайд #6
Досліди Герца
Герц у своїх дослідах, зменшуючи число витків котушки і площу пластин конденсатора, а також розсовуючи їх (рис. а, б), здійснив перехід від закритого коливального контуру до відкритого коливального контуру (вібратора Герца), який складається з двох стрижнів, розділених іскровим проміжком (рис. в). Якщо в закритому коливальному контурі змінне електричне поле зосереджене усередині конденсатора (рис. а), то у відкритому – воно заповнює навколишній простір (рис. в), що істотно підвищує інтенсивність електромагнітного випромінювання. Коливання в такій системі підтримуються за рахунок джерела е.р.с., увімкненого до обкладок конденсатора, а іскровий проміжок застосовується для того, щоб збільшити різницю потенціалів, до якої в початковий момент часу заряджаються обкладки конденсатора.
Герц у своїх дослідах, зменшуючи число витків котушки і площу пластин конденсатора, а також розсовуючи їх (рис. а, б), здійснив перехід від закритого коливального контуру до відкритого коливального контуру (вібратора Герца), який складається з двох стрижнів, розділених іскровим проміжком (рис. в). Якщо в закритому коливальному контурі змінне електричне поле зосереджене усередині конденсатора (рис. а), то у відкритому – воно заповнює навколишній простір (рис. в), що істотно підвищує інтенсивність електромагнітного випромінювання. Коливання в такій системі підтримуються за рахунок джерела е.р.с., увімкненого до обкладок конденсатора, а іскровий проміжок застосовується для того, щоб збільшити різницю потенціалів, до якої в початковий момент часу заряджаються обкладки конденсатора.
Слайд #7
Досліди Герца
Для утворення електромагнітних хвиль вібратор Герца В під'єднували до індуктора I (рис. 2). Коли напруга на іскровому проміжку досягала пробивного значення, виникала іскра, яка замикала обидві половини вібратора, і у вібраторі виникали вільні затухаючі коливання. При зникненні іскри контур розмикався і коливання припинялися. Потім індуктор знову заряджав конденсатор, виникала іскра й у контурі знову спостерігалися коливання, і т.д. Для реєстрації електромагнітних хвиль Герц використовував інший вібратор, який був названий резонатором Р, що мав таку ж частоту власних коливань, як і випромінюючий вібратор. Коли електромагнітні хвилі досягали резонатора, то в його зазорі виникала електрична іскра.
Для утворення електромагнітних хвиль вібратор Герца В під'єднували до індуктора I (рис. 2). Коли напруга на іскровому проміжку досягала пробивного значення, виникала іскра, яка замикала обидві половини вібратора, і у вібраторі виникали вільні затухаючі коливання. При зникненні іскри контур розмикався і коливання припинялися. Потім індуктор знову заряджав конденсатор, виникала іскра й у контурі знову спостерігалися коливання, і т.д. Для реєстрації електромагнітних хвиль Герц використовував інший вібратор, який був названий резонатором Р, що мав таку ж частоту власних коливань, як і випромінюючий вібратор. Коли електромагнітні хвилі досягали резонатора, то в його зазорі виникала електрична іскра.
Слайд #8
Електоромагнітні хвилі
Електромагнітні хвилі, які мають досить широкий діапазон частот (або довжин хвиль λ = c/υ, де с - швидкість електромагнітних хвиль у вакуумі), відрізняються одна від одної за способам їх генерації і реєстрації, а також за своїми властивостями. Тому електромагнітні хвилі поділяються на кілька видів: радіохвилі, світлові хвилі, рентгенівське і γ-випромінювання (табл.). Слід зазначити, що межі між різними видами електромагнітних хвиль досить умовні.
Вид випромінювання
Довжина хвилі, м
Частота, Гц
Джерело випромінювання
Радіохвилі
Світлові хвилі:
- інфрачервоне випромінювання.
- видиме світло
- ультрафіолетове випромінювання
Рентгенівське випромінювання
Гамма-випромінювання
103 ─ 10-4
5·10-4 ─ 8·10-7
8·10-7─4·10-7
4·10-7 ─ 10-9
2·10-9 ─ 6·10-12
<6·10-12
3·105 ─ 3·1012
6·1011 ─ 3,7·1014
3,7·1014─7,5·1014
7,5·1014 ─ 3·1017
1,5·1017─5·1019
>5·1019
Коливальний контур
Вібратор Герца
Ламповий генератор
Лампи
Нагріті тіла
Лазери
Рентгенівські трубки
Радіоактивність
Космічне випромінювання
Електромагнітні хвилі, які мають досить широкий діапазон частот (або довжин хвиль λ = c/υ, де с - швидкість електромагнітних хвиль у вакуумі), відрізняються одна від одної за способам їх генерації і реєстрації, а також за своїми властивостями. Тому електромагнітні хвилі поділяються на кілька видів: радіохвилі, світлові хвилі, рентгенівське і γ-випромінювання (табл.). Слід зазначити, що межі між різними видами електромагнітних хвиль досить умовні.
Вид випромінювання
Довжина хвилі, м
Частота, Гц
Джерело випромінювання
Радіохвилі
Світлові хвилі:
- інфрачервоне випромінювання.
- видиме світло
- ультрафіолетове випромінювання
Рентгенівське випромінювання
Гамма-випромінювання
103 ─ 10-4
5·10-4 ─ 8·10-7
8·10-7─4·10-7
4·10-7 ─ 10-9
2·10-9 ─ 6·10-12
<6·10-12
3·105 ─ 3·1012
6·1011 ─ 3,7·1014
3,7·1014─7,5·1014
7,5·1014 ─ 3·1017
1,5·1017─5·1019
>5·1019
Коливальний контур
Вібратор Герца
Ламповий генератор
Лампи
Нагріті тіла
Лазери
Рентгенівські трубки
Радіоактивність
Космічне випромінювання
