A sugárzási fluxussűrűség bizonyos sugárzási irányok mentén változhat. A / irányban kibocsátott energia mennyiségét, amelyet az n felület normáljával bezárt ty szög (16.1. ábra) határoz meg egységnyi elemi területre vetítve, egységnyi elemi térszögben 4o, szögsűrűségnek nevezzük.
A sugárzási fluxussűrűség bizonyos sugárzási irányok mentén változhat. A do elemi térszögen belül egy bizonyos irányban kibocsátott energia mennyiségét, amelyet az r ] szög és az elemi terület n (16. ábra - 1) szögegysége határoz meg egységnyi időegységben a do elemi térszögen belül, az ún. a sugárzás szögsűrűsége.
A sugárzási fluxussűrűség arányos a frekvencia negyedik hatványával.
Az E sugárzási fluxussűrűség a teljes hullámhossz-tartományra vonatkozó integrált jellemző. A spektrális sugárzási fluxussűrűség EI dE / dhB a sugárzási energia hullámhosszon belüli eloszlását jellemzi.
A képernyőre beeső sugárzási fluxus sűrűsége E (megvilágítási intenzitás vagy egyszerűen megvilágítás) a sugarak eltérülése miatt változik.
A sugárzási fluxus sűrűségét a közvetlen és a visszavert fluxus határozza meg. A visszavert fluxus nagysága a forrás és a visszaverő felületek távolságától függ.
A sugárzási fluxussűrűség az a sugárzási energia mennyisége, amely egységnyi idő alatt áthalad egy félgömb alakú térszögen belüli egységnyi felületen.
A sugárzási fluxussűrűség függ a hullámok beesési szögétől a test felületén, mivel a beesési szög növekedésével ugyanaz a sugárzási fluxus egyre nagyobb felületen oszlik el.
A gáz egészének sugárzási fluxussűrűsége a spektruma összes sávjának sugárzási fluxussűrűségének összege.
Sugárzási fluxussűrűség lézersugár a teljes kimeneti teljesítménynek a fókuszban lévő fűtőpont területéhez viszonyított aránya jellemzi. A fluxussűrűség 105 - 106 W/cm2-re történő növelése és eloszlása egy 0 25 - 0 5 mm átmérőjű fűtőponton egy keskeny csatorna kialakulásához vezet a folyadékfázisban, amelyen keresztül a sugárzás mélyen behatol a a vágott anyag térfogata. Ennek a fázisnak a jelenléte a megsemmisítési termékekben a fémek lézeres feldolgozásának sajátossága. Elég bonyolultnak tűnik, és a termikus és hidrodinamikai jelenségek figyelembevételével kell megépíteni.
Efo - a φ szögnek megfelelő sugárzási fluxussűrűség; dQ az az elemi térszög, amelynél a sugárzó test egy adott pontjából egy ezen a ponton középponttal rendelkező félgömb felületének elemi területe látható; f a sugárzó felület normálja és a sugárzás iránya közötti szög. Valódi testek esetében a Lambert-törvény csak megközelítőleg teljesül.
Az Fnat a szivárgó sugárzás fluxussűrűsége, amely eléri az észlelési pontot, miután kezdeti útja legalább egy részén áthaladt a védelemen. Ez a megfontolás nem veszi figyelembe azokat a részecskéket vagy kvantumokat, amelyek szórási pályája hagyományosan a következőképpen jelölhető: forrás - töltőanyag - védelem - töltőanyag - detektor. Ez azt jelenti, hogy a védőanyag teljesen fekete testnek tekinthető a töltőanyagból bejutó sugárzás számára.
A sugárzási fluxussűrűség fogalma nem kapcsolódik a sugárzás irányának fogalmához, ennek eredményeként ez a mennyiség bármely irányban egyformán fényes sugárzók jellemzésére szolgál.
A kibocsátott elektromágneses hullámok energiát hordoznak magukkal. A kibocsátott elektromágneses hullámok energiát hordoznak magukkal. A sugárzás energetikai jellemzői fontos szerepet játszanak, mivel ezek határozzák meg a sugárforrások hatását a sugárzás vevőire. A sugárzás energetikai jellemzői fontos szerepet játszanak, mivel ezek határozzák meg a sugárforrások hatását a sugárzás vevőire. A sugárzás egyik fő jellemzője az elektromágneses sugárzás fluxussűrűsége. A sugárzás egyik fő jellemzője az elektromágneses sugárzás fluxussűrűsége.
Tekintsünk egy S területű felületet, amelyen keresztül az elektromos hullámok energiát adnak át. A sugarak az elektromos hullámok terjedését jelzik. A sugarak az elektromos hullámok terjedését jelzik. Felületekre merőlegesek, amelyeknek minden pontján ugyanazon fázisban oszcillálnak ezeket a felületeket hullámfelületeknek nevezzük. Felületekre merőlegesek, amelyeknek minden pontján ugyanazon fázisban oszcillálnak ezeket a felületeket hullámfelületeknek nevezzük.
Az I elektromos sugárzás fluxussűrűsége a sugarakra merőleges S területű felületen áthaladó elektromos energia időbeli aránya az S terület és az idő szorzatához. I = Elektromos sugárzási fluxussűrűség I a sugarakra merőleges S területű felületen áthaladó elektromos energia aránya az S terület és az idő szorzatához. én =
Valójában ez az elektromos sugárzás ereje, vagyis az egységnyi felületen áthaladó időegységenkénti energia. Valójában ez az elektromos sugárzás ereje, vagyis az egységnyi felületen áthaladó időegységenkénti energia. Az SI rendszerben a fluxussűrűséget VT/m2-ben fejezik ki. Néha ezt a mennyiséget hullámintenzitásnak nevezik.
W = ω c t S W = ω c t S I= = ω · c I= = ω · c A sugárzási fluxussűrűség egyenlő az elektromos energia sűrűségének és terjedési sebességének szorzatával. A sugárzási fluxussűrűség egyenlő az elektromos energia sűrűségének és terjedési sebességének szorzatával. V = S c t V = S c t
A sugárzási fluxussűrűség függése a forrás távolságától Az elektromos hullámok által szállított energia idővel egyre nagyobb felületen (gömbön) oszlik el. Az elektromos hullámok által szállított energia idővel egyre nagyobb felületen (gömbön) oszlik el. Ezért a sugárzási fluxus sűrűsége a forrástól való távolság növekedésével csökken. Ezért a sugárzási fluxus sűrűsége a forrástól való távolság növekedésével csökken.
I = = Egy gömb felülete Egy gömb felülete A pontforrásból származó sugárzási fluxussűrűség a forrástól való távolság négyzetével fordított arányban csökken. A pontforrásból származó sugárzási fluxussűrűség a forrástól való távolság négyzetével fordított arányban csökken.
A sugárzási fluxussűrűség frekvenciától való függése Elektromos hullámok kibocsátása a töltött részecskék felgyorsult mozgása során következik be. Az elektromos hullámok kibocsátása a töltött részecskék felgyorsult mozgásával történik. E ~ a ~ ω 2 E ~ a ~ ω 2 V ~ a ~ ω 2 I ~ ω 4 V ~ a ~ ω 2 I ~ ω 4 I ~ ω ~ (E 2 + B 2) I ~ ω ~ (E 2) + B 2) A sugárzási fluxussűrűség arányos a frekvencia negyedik hatványával. A sugárzási fluxussűrűség arányos a frekvencia negyedik hatványával.
Az elektromágneses hullámok energiát adnak át a tér egyik területéről a másikra. Az energiaátadás sugarak mentén történik - képzeletbeli vonalak, amelyek a hullámterjedés irányát jelzik. Az elektromágneses hullámok legfontosabb energiajellemzője a sugárzási fluxussűrűség. Képzeljünk el egy S területű platformot, amely merőleges a sugarakra. Tételezzük fel, hogy a t idő alatt a hullám W energiát ad át ezen a területen. vagy ami ugyanaz, az egyetlen területen átvitt sugárzási teljesítmény. A sugárzási fluxussűrűség mértékegysége W/m2. A sugárzási fluxus sűrűsége egyszerű összefüggésben van az elektromágneses tér energiasűrűségével. Rögzítjük a sugarakra merőleges S területet és egy rövid t időtartamot. Az energia áthalad a területen: W = ISt. Ez az energia egy S alapterületű és ct magasságú hengerben koncentrálódik, ahol c az elektromágneses hullám sebessége A henger térfogata egyenlő: V = Sct. Ezért ha w az energiasűrűség elektromágneses mező, akkor a W energiára is megkapjuk: W = wV = wSct. A képletek jobb oldalát és St-vel redukálva a következő összefüggést kapjuk: I = wc. A sugárzási fluxussűrűség különösen az elektromágneses sugárzás vevőire gyakorolt hatásának mértékét jellemzi; Amikor az elektromágneses hullámok intenzitásáról beszélnek, akkor a sugárzási fluxussűrűséget értik. Érdekes kérdés, hogy a sugárzás intenzitása hogyan függ a frekvenciájától. Legyen egy elektromágneses hullám az x = x0 sin iet törvény szerint az X tengely mentén harmonikus rezgéseket végrehajtó töltés által. A töltésrezgések w ciklikus frekvenciája egyben lesz a kibocsátott elektromágneses hullám ciklikus frekvenciája is. A töltés sebességére és gyorsulására a következőket kapjuk: v = X = x0sh cos wt és a = v = -x0sh2 sin wt. Mint látjuk, egy ~ w2. Az elektromágneses hullámban az elektromos térerősség és a mágneses tér indukciója arányos a töltés gyorsulásával: E ~ a és B ~ a. Ezért E ~ w2 és B ~ w2. Az elektromágneses tér energiasűrűsége az elektromos tér energiasűrűségének és a mágneses tér energiasűrűségének összege: w = wel + wMarH. Az elektromos tér energiasűrűsége, mint tudjuk, arányos a térerősség négyzetével: w^ ~ E2. Hasonlóképpen kimutatható, hogy wMarH ~ B2. Következésképpen w^ ~ w4 és wMarH ~ w4, tehát w ~ w4. A képlet szerint a sugárzási fluxussűrűség arányos az energiasűrűséggel: I ~ w. Ezért én ~ wA. Fontos eredményt kaptunk: az elektromágneses sugárzás intenzitása arányos frekvenciájának negyedik hatványával. Egy másik fontos eredmény, hogy a sugárzás intenzitása a forrástól való távolság növekedésével csökken. Ez érthető: végül is a forrás különböző irányokba sugárzik, és ahogy távolodsz a forrástól, a kibocsátott energia egyre nagyobb, ill. nagyobb terület. A sugárzási fluxussűrűség mennyiségi függése a forrás távolságától könnyen megállapítható az úgynevezett pontszerű sugárforrás esetében. A pontszerű sugárforrás olyan forrás, amelynek méretei adott helyzetben elhanyagolhatók. Ezenkívül feltételezzük, hogy egy pontforrás minden irányban egyformán sugároz. Természetesen a pontforrás idealizálás, de bizonyos problémáknál ez az idealizálás remekül működik. Például a csillagok sugárzásának vizsgálatakor pontforrásnak tekinthetők - elvégre a csillagok távolsága olyan óriási, hogy a saját méreteik figyelmen kívül hagyhatók. A forrástól r távolságra a kibocsátott energia egyenletesen oszlik el egy r sugarú gömb felületén. A gömb területe, visszahívás, S = 4nr2. Ha forrásunk sugárzási teljesítménye P, akkor t idő alatt W = Pt energia halad át a gömb felületén. A képlet felhasználásával ekkor kapjuk: = Pt = P 4 nr2t 4 nr2 Így egy pontforrás sugárzási intenzitása fordítottan arányos a távolsággal. Az elektromágneses sugárzás fajtái Az elektromágneses hullámok spektruma szokatlanul széles: a hullámhossz több ezer kilométerben, vagy kevesebb mint egy pikométerben mérhető. Ez a teljes spektrum azonban több jellemző hullámhossz-tartományra osztható; Mindegyik tartományon belül az elektromágneses hullámok többé-kevésbé hasonló tulajdonságokkal és kibocsátási módszerekkel rendelkeznek.
2. oldal
Az elektromágneses sugárzás fluxussűrűségét vagy intenzitását / az összes frekvenciának tulajdonítható energia &W határozza meg. A sugárzás gyakorisági eloszlásának jellemzéséhez új mennyiség bevezetése szükséges: az egységnyi frekvenciaintervallumra eső intenzitás. Ezt a mennyiséget a sugárzási intenzitás spektrális sűrűségének nevezzük.
A spektrális sugárzási fluxussűrűség kísérletileg meghatározható. Ehhez egy prizmát kell használni, hogy megkapjuk például egy elektromos ív sugárzási spektrumát, és megmérjük az Av szélességű kis spektrális intervallumokra eső sugárzási fluxussűrűséget.
Nem hagyatkozhat a szemére az energiaeloszlás becslésében. A szem szelektív fényérzékenységgel rendelkezik: maximális érzékenysége a spektrum sárga-zöld tartományában van. A legjobb, ha kihasználjuk a fekete test azon tulajdonságát, hogy szinte teljesen elnyeli az összes hullámhosszú fényt. Ebben az esetben a sugárzási energia (azaz a fény) a test melegítését okozza. Ezért elég megmérni a testhőmérsékletet, és ennek alapján megítélni az egységnyi idő alatt elnyelt energia mennyiségét.
Egy közönséges hőmérő túl érzékeny ahhoz, hogy sikeresen lehessen használni ilyen kísérletekben. A hőmérséklet mérésére érzékenyebb műszerekre van szükség. Vegyen egy elektromos hőmérőt, amelyben az érzékeny elem vékony fémlemez formájában készül. Ezt a lemezt le kell fedni vékonyréteg korom, amely szinte teljesen elnyeli bármilyen hullámhosszú fényt.
A készülék hőérzékeny lemezét a spektrum egyik vagy másik helyére kell helyezni. Az l hosszúság teljes látható spektruma a vöröstől az ibolya sugarakig megfelel a VCR-től az ultraibolya sugárzásig terjedő frekvenciatartománynak. A szélesség egy kis Av intervallumnak felel meg. A készülék fekete lemezének melegítésével meg lehet ítélni az Av frekvenciaintervallumonkénti sugárzási fluxussűrűséget. Ha a lemezt a spektrum mentén mozgatjuk, azt fogjuk látni, hogy az energia nagy része a spektrum vörös részében van, és nem a sárga-zöldben, ahogy az a szemnek látszik.
Ezen kísérletek eredményei alapján meg lehet alkotni a sugárzási intenzitás spektrális sűrűségének a frekvenciától való függésének görbéjét. A sugárzási intenzitás spektrális sűrűségét a lemez hőmérséklete határozza meg, és a frekvenciát nem nehéz megtalálni, ha a fénylebontásra használt eszköz kalibrált, vagyis ha ismert, hogy a spektrum adott része milyen frekvenciának felel meg. nak nek.
Az abszcissza tengely mentén az Av intervallumok felezőpontjainak megfelelő frekvenciák, az ordináta tengely mentén pedig a sugárzási intenzitás spektrális sűrűségének ábrázolásával számos pontot kapunk, amelyeken keresztül sima görbét rajzolhatunk. Ez a görbe vizuálisan ábrázolja az energiaeloszlást és az elektromos ív spektrumának látható részét.
A spektrumok típusai.
A sugárzás spektrális összetétele különféle anyagok nagyon változatos. De ennek ellenére minden spektrum, amint azt a tapasztalat mutatja, három típusra osztható, amelyek nagyon különböznek egymástól.
Folyamatos spektrumok.
A napspektrum vagy ívfény-spektrum folyamatos. Ez azt jelenti, hogy a spektrum minden hullámhosszú hullámot tartalmaz. A spektrumban nincsenek törések, a spektrográf képernyőjén pedig egy folytonos, sokszínű csík látható.
Az energia frekvenciák közötti eloszlása, azaz a sugárzás intenzitásának spektrális sűrűsége különböző testeknél eltérő. Például egy nagyon fekete felületű test minden frekvenciájú elektromágneses hullámot bocsát ki, de a sugárzási intenzitás spektrális sűrűségének frekvenciától való függésének görbéjének egy adott frekvencián van maximuma. A sugárzási energia nagyon alacsony és nagyon magas frekvenciákon elhanyagolható. A hőmérséklet növekedésével a sugárzás maximális spektrális sűrűsége rövidebb hullámok felé tolódik el.
Folyamatos (vagy szilárd) spektrumot a tapasztalatok szerint szilárd vagy folyékony halmazállapotú testek, valamint erősen sűrített gázok adnak. A folyamatos spektrum eléréséhez a testet magas hőmérsékletre kell felmelegíteni.
A folytonos spektrum természetét és létezésének tényét nemcsak az egyes kibocsátó atomok tulajdonságai határozzák meg, hanem erősen függenek az atomok egymás közötti kölcsönhatásától is.
Folytonos spektrumot a magas hőmérsékletű plazma is előállít. A plazma elektromágneses hullámokat főleg akkor bocsát ki, amikor az elektronok ionokkal ütköznek.
Vonalspektrumok.
Egy gázégő halvány lángjába tegyünk egy közönséges konyhasó oldattal megnedvesített azbesztdarabot. Ha a lángot spektroszkópon keresztül figyeljük meg, a láng alig látható folytonos spektrumának hátterében élénksárga vonal villog. Ezt a sárga vonalat a nátriumgőz állítja elő, amely akkor képződik, amikor a konyhasó molekuláit lángban lebontják. A spektroszkópon különböző fényerejű színes vonalak palánkja is látható, amelyeket széles sötét csíkok választanak el egymástól. Az ilyen spektrumokat vonalspektrumoknak nevezzük. A vonalspektrum jelenléte azt jelenti, hogy egy anyag csak bizonyos hullámhosszokon (pontosabban bizonyos nagyon szűk spektrális intervallumokon) bocsát ki fényt. Minden vonalnak véges szélessége van.
A vonalspektrumok minden anyagot gáz halmazállapotú atomi (de nem molekuláris) állapotban adnak meg. Ebben az esetben a fényt olyan atomok bocsátják ki, amelyek gyakorlatilag nem lépnek kölcsönhatásba egymással. Ez a spektrum legalapvetőbb, alapvető típusa.
Egy adott adott izolált atomjai kémiai elem szigorúan meghatározott hullámhosszokat bocsátanak ki.
A vonalspektrumok megfigyelésére jellemzően egy lángban lévő anyag gőzének izzását vagy a vizsgált gázzal töltött csőben lévő gázkisülés izzását használják.
Az atomgáz sűrűségének növekedésével az egyes spektrumvonalak kitágulnak, és végül nagyon nagy gázsűrűség esetén, amikor az atomok kölcsönhatása jelentőssé válik, ezek a vonalak átfedik egymást, és folytonos spektrumot alkotnak.
Csíkos spektrumok.
A sávos spektrum különálló sávokból áll, amelyeket sötét terek választanak el. Egy nagyon jó spektrális apparátus segítségével felfedezhető, hogy minden sáv egy gyűjteményt képvisel nagyszámú nagyon szorosan elhelyezkedő sorok. A vonalspektrumokkal ellentétben a csíkos spektrumot nem atomok, hanem egymáshoz nem vagy gyengén kötődő molekulák hozzák létre. A molekuláris spektrumok, valamint a vonalspektrumok megfigyeléséhez általában a lángban lévő gőz izzását vagy a gázkisülés izzását használják.
A kibocsátott elektromágneses hullámok energiát hordoznak magukkal. A sugárzás energetikai jellemzői fontos szerepet játszanak, mivel ezek határozzák meg a sugárforrások hatását a sugárzás vevőire.
2. dia
Az elektromágneses hullámok létezését elméletileg a nagy angol fizikus, J. Maxwell jósolta meg 1864-ben. Maxwell elemezte az elektrodinamika összes akkoriban ismert törvényét, és kísérletet tett ezek alkalmazására időben változó elektromos és mágneses mezőkre. Felhívta a figyelmet az elektromos és mágneses jelenségek kapcsolatának aszimmetriájára. Maxwell bevezette a fizikába az örvény elektromos tér fogalmát, és a törvény új értelmezését javasolta elektromágneses indukció, amelyet Faraday fedezett fel 1831-ben: A mágneses tér bármilyen változása örvényszerű elektromos teret hoz létre a környező térben, melynek erővonalai zártak.
3. dia
Maxwell inverz folyamat létezését feltételezte: Az időben változó elektromos tér mágneses teret hoz létre a környező térben.
Maxwell hipotézise. A változó elektromos tér mágneses teret generál. Az elektromágneses indukció törvénye Maxwell szerint Ez a hipotézis csak egy elméleti feltevés, amely nem kapott kísérleti megerősítést, de ennek alapján Maxwell fel tudott írni egy következetes egyenletrendszert. elektromos és mágneses mezők kölcsönös átalakulásai, azaz elektromágneses mezők egyenletrendszere (Maxwell-egyenletek).
4. dia
Léteznek elektromágneses hullámok, vagyis térben és időben terjedő elektromágneses tér. Az elektromágneses hullámok keresztirányúak - a vektorok merőlegesek egymásra, és a szinuszos (harmonikus) elektromágneses hullám terjedési irányára merőleges síkban helyezkednek el. A B, E és V vektorok egymásra merőlegesek I-re.
5. dia
Az elektromágneses hullámok véges sebességgel terjednek az anyagban
Itt ε és μ az anyag dielektromos és mágneses permeabilitása, ε0 és μ0 az elektromos és mágneses állandók: ε0 = 8,85419·10–12 F/m, μ0 = 1,25664·10–6 H/m. A szinuszhullámban lévő λ hullámhossz a hullámterjedés υ sebességével függ össze a λ = υT = υ / f összefüggéssel, ahol f az elektromágneses tér rezgésének frekvenciája, T = 1 / f. Elektromágneses hullámok sebessége vákuumban (ε = μ = 1): Az elektromágneses hullámok terjedésének c sebessége vákuumban az egyik alapvető fizikai állandó. Maxwell következtetése az elektromágneses hullámok véges terjedési sebességéről ellentmondott a nagy hatótávolságú hatás akkoriban elfogadott elméletének, amelyben az elektromos és mágneses terek terjedési sebességét végtelenül nagynak feltételezték. Ezért Maxwell elméletét a rövid távú cselekvés elméletének nevezik. II
6. dia
Az elektromágneses hullámban az elektromos és a mágneses mezők kölcsönös átalakulása következik be. Ezek a folyamatok egyszerre mennek végbe, az elektromos és a mágneses tér egyenrangú „partnerként” működik. Ezért az elektromos és a mágneses energia térfogatsűrűsége egyenlő egymással: wе = wm. Ebből következik, hogy egy elektromágneses hullámban a B mágneses tér indukció modulja és az E elektromos térerősség a tér minden pontjában összefügg a kapcsolattal.
7. dia
Az elektromágneses hullámok energiát hordoznak. Amikor a hullámok terjednek, elektromágneses energia áramlása keletkezik. Ha kiválasztunk egy S területet merőlegesen a hullámterjedés irányára, akkor rövid Δt időn belül a ΔWem energia áramlik át a területen, egyenlő
8. dia
Az I fluxussűrűség vagy intenzitás az az elektromágneses energia, amelyet egy hullám egységnyi idő alatt egy egységnyi területű felületen továbbít:
Ha itt behelyettesítjük a we, wм és υ kifejezéseket, a következőket kaphatjuk: Az elektromágneses hullám energiaáramlása az I vektor segítségével adható meg, amelynek iránya egybeesik a hullám terjedési irányával, és a modul egyenlő EB-vel. / μμ0. Ezt a vektort Poynting-vektornak nevezik. Vákuumban szinuszos (harmonikus) hullámban az elektromágneses energia fluxussűrűségének átlagos Iav értéke megegyezik azzal, ahol E0 az elektromos térerősség oszcillációinak amplitúdója. Az SI-ben megadott energiaáram-sűrűséget watt per négyzetméterben (W/m2) mérik.
9. dia
Maxwell elméletéből az következik, hogy az elektromágneses hullámoknak nyomást kell gyakorolniuk egy elnyelő vagy visszaverő testre. Az elektromágneses sugárzás nyomása azzal magyarázható, hogy a hullám elektromos mezőjének hatására az anyagban gyenge áramok keletkeznek, vagyis a töltött részecskék rendezett mozgása. Ezeket az áramokat a hullám mágneses mezőjéből az anyag vastagságába irányított Amper-erő befolyásolja. Ez az erő hozza létre a keletkező nyomást. Általában az elektromágneses sugárzás nyomása elhanyagolható. Például a Földre érkező napsugárzás nyomása egy abszolút elnyelő felületen megközelítőleg 5 μPa. Az első kísérleteket a visszaverő és elnyelő testekre gyakorolt sugárzási nyomás meghatározására, amelyek megerősítették Maxwell elméletének következtetését, P. N. Lebegyev végezte 1900-ban. Lebegyev kísérletei kitűnő érték Maxwell elektromágneses elméletének jóváhagyására
10. dia
Az elektromágneses hullámok nyomásának megléte arra enged következtetni, hogy az elektromágneses mezőt mechanikai impulzus jellemzi. Az elektromágneses tér impulzusát egységnyi térfogatban az összefüggés fejezi ki
ahol wem az elektromágneses energia térfogatsűrűsége, c a hullámterjedés sebessége vákuumban. Az elektromágneses impulzus jelenléte lehetővé teszi az elektromágneses tömeg fogalmának bevezetését. Egységtérfogatú mezőre Ebből következik: Az egységnyi térfogatú elektromágneses tér tömege és energiája közötti kapcsolat egyetemes természettörvény. Alapján speciális elmélet relativitáselmélet, minden testre igaz, természetüktől és belső felépítésüktől függetlenül. Így az elektromágneses tér rendelkezik az anyagi testek összes jellemzőjével - energia, véges terjedési sebesség, lendület, tömeg. Ez arra utal, hogy az elektromágneses tér az anyag létezésének egyik formája.
11. dia
Maxwell elektromágneses elméletének első kísérleti megerősítését körülbelül 15 évvel az elmélet megalkotása után G. Hertz (1888) kísérletei adták. Hertz nemcsak kísérletileg bizonyította az elektromágneses hullámok létezését, hanem először kezdte el tanulmányozni tulajdonságaikat - abszorpciót és fénytörést különböző környezetekben, fémfelületekről való visszaverődés stb. Kísérletileg meg tudta mérni az elektromágneses hullámok hullámhosszát és terjedési sebességét, amelyről kiderült, hogy megegyezik a fénysebességgel. Hertz kísérletei döntő szerepet játszottak Maxwell elektromágneses elméletének bizonyításában és elismerésében. Hét évvel e kísérletek után az elektromágneses hullámok alkalmazásra találtak a vezeték nélküli kommunikációban (A.S. Popov, 1895).
12. dia
Az elektromágneses hullámokat csak gyorsan mozgó töltések gerjeszthetik. Az egyenáramú áramkörök, amelyekben a töltéshordozók állandó sebességgel mozognak, nem elektromágneses hullámforrások. A modern rádiótechnikában az elektromágneses hullámokat különféle kialakítású antennák segítségével bocsátják ki, amelyekben gyorsan váltakozó áramokat gerjesztenek. A legegyszerűbb elektromágneses hullámokat kibocsátó rendszer egy kis méretű elektromos dipólus, amelynek p (t) dipólusmomentuma időben gyorsan változik. Az ilyen elemi dipólust Hertzi-dipólusnak nevezzük. A rádiótechnikában a Hertz-dipól egy kis antennának felel meg, amelynek mérete sokkal kisebb, mint a hullámhossz λ Harmonikus rezgéseket végző elemi dipólus
13. dia
Egy ötlet az ilyen dipólus által kibocsátott elektromágneses hullám szerkezetéről.
Az elemi dipólus kisugárzása Megjegyzendő, hogy az elektromágneses energia maximális áramlása a dipólus tengelyére merőleges síkban bocsátódik ki. A dipólus nem sugároz energiát a tengelye mentén. Hertz elemi dipólust használt adó- és vevőantennaként, hogy kísérletileg bizonyítsa az elektromágneses hullámok létezését.
14. dia
Köszönöm a figyelmet!
Az összes dia megtekintése
