§ 23. Электромагнитные волны (окончание)

Опыты Герца

4. Существование электромагнитных волн впервые было экспериментально доказано немецким физиком Генрихом Герцем (1857—1894) в 1886 г.

Для интенсивного излучения электромагнитных волн необходимо получить электромагнитные колебания достаточно высокой частоты. Чем выше скорость изменения магнитного поля, тем больше напряжённость порождаемого им электрического поля. И чем выше скорость изменения электрического поля, тем больше индукция порождаемого им магнитного поля. Поэтому с увеличением частоты электромагнитных колебаний увеличивается интенсивность излучаемых волн.

Вам известно, что электромагнитные колебания можно получить с помощью колебательного контура. Из формулы собственной частоты колебательного контура видно, что, уменьшая индуктивность и ёмкость этого контура, можно повысить частоту происходящих в нём колебаний.

Однако обычный колебательный контур даже при высокой частоте достаточно слабо излучает электромагнитные волны. В нём магнитное поле сосредоточено в очень малой области пространства внутри катушки, а электрическое — между пластинами конденсатора. Вдали от контура электромагнитного поля практически нет. Поэтому для возбуждения электромагнитных волн используют открытый колебательный контур, который получают из закрытого, одновременно уменьшая число витков в катушке, а также уменьшая площадь обкладок конденсатора и раздвигая их.

Прибор Герца для получения и излучения электромагнитных волн, названный вибратором Герца, представлял собой открытый колебательный контур, состоящий из проводника с воздушным промежутком посередине — разрядником (рис. 86). На вибратор возле разрядника подавалось высокое напряжение, и в разряднике проскакивала искра. При ускоренном движении электрических зарядов в разряднике возникала электромагнитная волна, которая распространялась в пространстве.

вибратор Герца

Для приёма электромагнитных волн Герц использовал такой же приёмный вибратор (резонатор), что и излучающий. Волна, попадая на приёмный вибратор, возбуждала в нём вынужденные колебания той же частоты. При этом в воздушном промежутке приёмного вибратора появлялись искорки. Принимаемый сигнал был слабее излучаемого, поэтому для его усиления Герц устанавливал вибратор и резонатор вдоль главной оптической оси вогнутых зеркал. С помощью своего прибора Герц получил электромагнитные волны длиной 30 см.

Зная частоту электромагнитных колебаний вибратора ν и длину электромагнитной волны λ, Герц вычислил скорость распространения электромагнитных волн с по формуле

с = λν.

Герц установил, что одним из свойств электромагнитных волн является то, что скорость распространения электромагнитных волн равна скорости света, значение которой с ≈ 3 • 10⁸ м/с. Этот факт был теоретически предсказан Максвеллом.

Вопросы для самопроверки

1. При каких условиях возникает электромагнитная волна? Что собой представляет электромагнитная волна?

2. Как распространяются электромагнитные волны?

3. Что собой представляет открытый колебательный контур?

4. Каковы результаты опытов Герца?

Упражнение 19

1. Индуктивность катушки приёмного контура радиоприёмника равна 2 мкГн. Какую ёмкость должен иметь конденсатор, если радиоприёмник принимает сигнал, длина волны которого 800 м?

2. Каков диапазон длин волн радиоприёмника, если индуктивность катушки колебательного контура постоянна и равна 36 мкГн, а ёмкость конденсатора можно изменять от 16 до 144 пФ?

Ответы

1. 0,09 мкФ.

2. 45,2—135,6 м.

<<< К началу