كيف تنشأ الموجة الكهرومغناطيسية؟ حقل كهرومغناطيسي. موجات كهرومغناطيسية. الخصائص الموجية للضوء. أنواع مختلفة من الإشعاع الكهرومغناطيسي وتطبيقاتها العملية. التعديل والكشف

قدم م. فاراداي مفهوم المجال:

ينشأ مجال كهروستاتيكي حول شحنة ثابتة،

ينشأ مجال مغناطيسي حول الشحنات المتحركة (التيار).

في عام 1830، اكتشف م. فاراداي ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي: عندما يتغير المجال المغناطيسي، يظهر مجال كهربائي دوامة.

الشكل 2.7 - المجال الكهربائي الدوامي

أين،
- ناقلات قوة المجال الكهربائي،
- ناقل الحث المغناطيسي.

يخلق المجال المغناطيسي المتناوب مجالًا كهربائيًا دواميًا.

في عام 1862 د.ك. طرح ماكسويل فرضية مفادها أنه عندما يتغير المجال الكهربائي، يظهر مجال مغناطيسي دوامي.

نشأت فكرة وجود مجال كهرومغناطيسي واحد.

الشكل 2.8 - المجال الكهرومغناطيسي الموحد.

يخلق المجال الكهربائي المتناوب مجالًا مغناطيسيًا دواميًا.

حقل كهرومغناطيسي- هذا شكل خاص من المادة - مزيج من المجالات الكهربائية والمغناطيسية. توجد مجالات كهربائية ومغناطيسية متناوبة في وقت واحد وتشكل مجالًا كهرومغناطيسيًا واحدًا. وهي مادة:

يتجلى في العمل على كل من الرسوم الثابتة والمتحركة؛

ينتشر بسرعة عالية ولكن محدودة؛

إنه موجود بغض النظر عن إرادتنا ورغباتنا.

عندما تكون سرعة الشحن صفرًا، لا يوجد سوى مجال كهربائي. وبسرعة شحن ثابتة، ينشأ مجال كهرومغناطيسي.

مع تسارع حركة الشحنة، تنبعث موجة كهرومغناطيسية، والتي تنتشر في الفضاء بسرعة محدودة .

يعود تطوير فكرة الموجات الكهرومغناطيسية إلى ماكسويل، لكن فاراداي خمن بالفعل وجودها، على الرغم من أنه كان يخشى نشر العمل (لقد تمت قراءته بعد أكثر من 100 عام من وفاته).

الشرط الرئيسي لحدوث الموجة الكهرومغناطيسية هو الحركة المتسارعة للشحنات الكهربائية.

يمكن توضيح ماهية الموجة الكهرومغناطيسية بسهولة باستخدام المثال التالي. إذا رميت حصاة على سطح الماء، فسوف تتشكل موجات على السطح، وتنتشر في دوائر. فهي تتحرك من مصدر أصلها (الاضطراب) بسرعة انتشار معينة. بالنسبة للموجات الكهرومغناطيسية، الاضطرابات عبارة عن مجالات كهربائية ومغناطيسية تتحرك في الفضاء. إن المجال الكهرومغناطيسي الذي يتغير بمرور الوقت يؤدي بالضرورة إلى ظهور مجال مغناطيسي متناوب، والعكس صحيح. هذه المجالات مرتبطة ببعضها البعض.

المصدر الرئيسي لطيف الموجات الكهرومغناطيسية هو نجم الشمس. جزء من طيف الموجات الكهرومغناطيسية مرئي للعين البشرية. يقع هذا الطيف ضمن نطاق 380...780 نانومتر (الشكل 2.1). في الطيف المرئي، تستشعر العين الضوء بشكل مختلف. تسبب الاهتزازات الكهرومغناطيسية ذات الأطوال الموجية المختلفة الإحساس بالضوء بألوان مختلفة.

الشكل 2.9 - طيف الموجات الكهرومغناطيسية

يُستخدم جزء من طيف الموجات الكهرومغناطيسية لأغراض البث التلفزيوني والاتصالات الراديوية. مصدر الموجات الكهرومغناطيسية هو سلك (هوائي) تتأرجح فيه الشحنات الكهربائية. إن عملية تكوين المجال، التي بدأت بالقرب من السلك، تدريجيًا، نقطة تلو الأخرى، تغطي المساحة بأكملها. كلما زاد تردد التيار المتردد الذي يمر عبر السلك ويولد مجالًا كهربائيًا أو مغناطيسيًا، زادت كثافة موجات الراديو ذات الطول المحدد الناتجة عن السلك.

مذياع(lat. راديو - يشع، ينبعث من الأشعة ← نصف القطر - شعاع) - نوع من الاتصالات اللاسلكية التي تستخدم فيها موجات الراديو، التي تنتشر بحرية في الفضاء، كحامل إشارة.

موجات الراديو(من الراديو...)، موجات كهرومغناطيسية بطول موجي أكبر من 500 ميكرومتر (تردد< 6×10 12 Гц).

موجات الراديو عبارة عن مجالات كهربائية ومغناطيسية تتغير بمرور الوقت. سرعة انتشار الموجات الراديوية في الفضاء الحر هي 300000 كم/ث. ومن هنا يمكن تحديد الطول الموجي للراديو (m).

φ=300/و،أين - التردد (MHz)

يتم تحويل الاهتزازات الصوتية في الهواء التي تنشأ أثناء محادثة هاتفية بواسطة الميكروفون إلى اهتزازات كهربائية ذات تردد صوتي، والتي تنتقل عبر الأسلاك إلى أجهزة المشترك. هناك، في الطرف الآخر من الخط، يتم تحويلها باستخدام باعث الهاتف إلى اهتزازات هوائية، ينظر إليها المشترك على أنها أصوات. في الاتصالات الهاتفية، وسائل الاتصال في الدائرة هي الأسلاك، في البث الإذاعي - موجات الراديو.

"قلب" مرسل أي محطة راديو هو مولد - جهاز ينتج تذبذبات ذات تردد عالٍ ولكن ثابت تمامًا لمحطة راديو معينة. تدخل تذبذبات الترددات الراديوية هذه، المضخمة إلى الطاقة المطلوبة، إلى الهوائي وتثير تذبذبات كهرومغناطيسية لها نفس التردد تمامًا - موجات الراديو - في الفضاء المحيط بها. سرعة موجات الراديو التي تتحرك بعيدًا عن هوائي محطة الراديو تساوي سرعة الضوء: 300000 كم/ثانية، وهي أسرع بمليون مرة تقريبًا من انتشار الصوت في الهواء. وهذا يعني أنه إذا تم تشغيل جهاز الإرسال في محطة إذاعة موسكو في وقت معين، فإن موجات الراديو الخاصة به ستصل إلى فلاديفوستوك في أقل من 1/30 ثانية، وسيكون للصوت خلال هذا الوقت وقت للانتشار 10- فقط. 11 م.

تنتشر موجات الراديو ليس فقط في الهواء، ولكن أيضًا في الأماكن التي لا يوجد فيها هواء، على سبيل المثال، في الفضاء الخارجي. وهذا ما يميزها عن الموجات الصوتية التي تتطلب الهواء أو أي وسط كثيف آخر، مثل الماء.

موجه كهرومغناطيسية - المجال الكهرومغناطيسي المنتشر في الفضاء (تذبذبات المتجهات
). بالقرب من الشحنة، يتغير المجالان الكهربائي والمغناطيسي بإزاحة الطور p/2.

الشكل 2.10 - المجال الكهرومغناطيسي الموحد.

على مسافة كبيرة من الشحنة، يتغير طور المجالين الكهربائي والمغناطيسي.

الشكل 2.11 - التغير في الطور في المجالات الكهربائية والمغناطيسية.

الموجة الكهرومغناطيسية عرضية. يتزامن اتجاه سرعة الموجة الكهرومغناطيسية مع اتجاه حركة المسمار الأيمن عند تدوير مقبض المثقاب المتجه إلى المتجه .

الشكل 2.12 - الموجة الكهرومغناطيسية.

علاوة على ذلك، في الموجة الكهرومغناطيسية تكون العلاقة مرضية
، حيث c هي سرعة الضوء في الفراغ.

قام ماكسويل نظريًا بحساب طاقة وسرعة الموجات الكهرومغناطيسية.

هكذا، تتناسب طاقة الموجة بشكل مباشر مع القوة الرابعة للتردد. وهذا يعني أنه من أجل اكتشاف الموجة بسهولة أكبر، يجب أن تكون ذات تردد عالٍ.

تم اكتشاف الموجات الكهرومغناطيسية بواسطة ج. هيرتز (1887).

لا تصدر دائرة تذبذبية مغلقة موجات كهرومغناطيسية: يتم تحويل كل طاقة المجال الكهربائي للمكثف إلى طاقة المجال المغناطيسي للملف. يتم تحديد تردد التذبذب بواسطة معلمات الدائرة التذبذبية:
.

الشكل 2.13 - الدائرة التذبذبية.

لزيادة التردد، من الضروري تقليل L و C، أي. تتكشف الملف إلى سلك مستقيم، وذلك لأن
، تقليل مساحة اللوحات وإبعادها عن بعضها البعض إلى أقصى مسافة. من هذا يمكننا أن نرى أنه سيكون لدينا في الأساس موصل مستقيم.

يسمى هذا الجهاز هزاز هيرتز. يتم قطع الوسط وتوصيله بمحول عالي التردد. بين أطراف الأسلاك المثبتة عليها موصلات كروية صغيرة، تقفز شرارة كهربائية، وهي مصدر الموجة الكهرومغناطيسية. تنتشر الموجة بحيث يتأرجح ناقل شدة المجال الكهربائي في المستوى الذي يوجد فيه الموصل.

الشكل 2.14 - هزاز هيرتز.

إذا قمت بوضع نفس الموصل (الهوائي) بالتوازي مع الباعث، فستبدأ الشحنات فيه بالتذبذب وستقفز الشرارات الضعيفة بين الموصلات.

اكتشف هيرتز الموجات الكهرومغناطيسية تجريبيًا وقام بقياس سرعتها، والتي تزامنت مع السرعة التي حسبها ماكسويل والتي تساوي c = 3. 10 8 م/ث.

يولد المجال الكهربائي المتناوب مجالًا مغناطيسيًا متناوبًا، والذي بدوره يولد مجالًا كهربائيًا متناوبًا، أي أن الهوائي الذي يثير أحد المجالات يتسبب في ظهور مجال كهرومغناطيسي واحد. وأهم خاصية لهذا المجال هو أنه ينتشر على شكل موجات كهرومغناطيسية.

تعتمد سرعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في وسط بلا فقدان على النفاذية العازلة والمغناطيسية النسبية للوسط. بالنسبة للهواء فإن النفاذية المغناطيسية للوسط تساوي الوحدة، وبالتالي فإن سرعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في هذه الحالة تساوي سرعة الضوء.

يمكن أن يكون الهوائي عبارة عن سلك عمودي مدعوم بمولد عالي التردد. يصرف المولد الطاقة لتسريع حركة الإلكترونات الحرة في الموصل، وتتحول هذه الطاقة إلى مجال كهرومغناطيسي متناوب، أي موجات كهرومغناطيسية. كلما زاد تردد تيار المولد، زادت سرعة تغير المجال الكهرومغناطيسي وزادت كثافة شفاء الموجات.

يرتبط بسلك الهوائي مجال كهربائي، تبدأ خطوط قوته بشحنات موجبة وتنتهي بشحنات سالبة، ومجال مغناطيسي، تتقارب خطوطه حول تيار السلك. كلما كانت فترة التذبذب أقصر، قل الوقت المتبقي لطاقة الحقول المقيدة للعودة إلى السلك (أي إلى المولد) وكلما تحولت إلى حقول حرة، والتي تنتشر بشكل أكبر على شكل موجات كهرومغناطيسية. يحدث الإشعاع الفعال للموجات الكهرومغناطيسية بشرط أن يكون الطول الموجي وطول السلك الباعث متناسبين.

وهكذا يمكن تحديد ذلك موجة الراديو- هذا مجال كهرومغناطيسي غير مرتبط بالباعث وأجهزة تشكيل القنوات، وينتشر بحرية في الفضاء على شكل موجة بتردد تذبذب من 10 -3 إلى 10 12 هرتز.

يتم إنشاء تذبذبات الإلكترونات في الهوائي بواسطة مصدر ذو قوة دافعة متغيرة بشكل دوري مع فترة ت. إذا كان للحقل الموجود في الهوائي قيمة قصوى في وقت ما، فسيكون له نفس القيمة بعد فترة ت. خلال هذا الوقت، سيتحرك المجال الكهرومغناطيسي الذي كان موجودًا في البداية عند الهوائي مسافة

ε = υТ (1)

يسمى الحد الأدنى للمسافة بين نقطتين في الفضاء حيث يكون للحقل نفس القيمة الطول الموجي.على النحو التالي من (1)، الطول الموجي λ يعتمد على سرعة انتشاره وفترة تذبذب الإلكترونات في الهوائي. لأن تكرارحاضِر F = 1/ت، ثم الطول الموجي λ = υ / F .

يتضمن رابط الراديو الأجزاء الرئيسية التالية:

الارسال

المتلقي

البيئة التي تنتشر فيها موجات الراديو.

يعد جهاز الإرسال وجهاز الاستقبال عنصرين يمكن التحكم فيهما في وصلة الراديو، حيث يمكنك زيادة طاقة جهاز الإرسال وتوصيل هوائي أكثر كفاءة وزيادة حساسية جهاز الاستقبال. الوسيط هو عنصر غير متحكم فيه في الارتباط الراديوي.

الفرق بين خط الاتصال اللاسلكي والخطوط السلكية هو أنه في الخطوط السلكية، يتم استخدام الأسلاك أو الكابلات، وهي عناصر يمكن التحكم فيها (يمكنك تغيير معلماتها الكهربائية)، كحلقة اتصال.

فقط الكسالى لم يسمعوا عن شركة المراهنات 1xbet. قامت الحملة الإعلانية المختصة وقائمة ضخمة من الأحداث للمراهنة بعملها. اليوم، 1xbet هي واحدة من أكبر وأكبر مكاتب المراهنات في جميع أنحاء البلاد. وفقًا للبيانات الإحصائية، فإن شركة 1xbet هي شركة المراهنات الأكثر شهرة. لقد اختار مئات الآلاف من المستخدمين هذا المكتب بالفعل. وعددهم يتزايد كل يوم.

حول مرآة 1xbet

اذهب إلى المرآة

لا يزال العديد من المستخدمين لا يعرفون ما هي المرايا. في الواقع، هذا مفهوم شائع بين مستخدمي المراهنات. المرآة هي ببساطة نسخة من الموقع الرسمي لمكتب المراهنات. وليس من قبيل الصدفة أن يتم إعطاء اسم "Mirror BC". في جوهرها، هذه نسخة كاملة من الموقع الرئيسي مع جميع الوظائف والإمكانيات. يتم استخدام ممارسة إنشاء المرايا من قبل العديد من مؤسسات القمار.

تسمى هذه النسخ "مرايا BC" لأنها تمثل انعكاسًا كاملاً للموقع الرئيسي. يتم استخدام المرايا ليس فقط من قبل وكلاء المراهنات، ولكن أيضًا من خلال موارد الألعاب الأخرى.

مرآة 1xbet العاملة متاحة دائمًا مجانًا. لا يخفى عن أعين المستخدم. هناك الكثير من الروابط إلى المرايا العاملة. تصدر إدارة المكتب نطاقات جديدة كل يوم تقريبًا، كما لو كانت من حزام ناقل. ولذلك، ليس هناك نقص في مواقع المرآة.

لماذا تم حظر الموقع الرئيسي لشركة المراهنات 1xbet؟

يتم حظر وكلاء المراهنات ومواقع المقامرة الأخرى بشكل دوري. بسبب تشديد القوانين الروسية، تم حظر العديد من المواقع من قبل مزودي الإنترنت. تحاول Roskomnadzor تقييد الوصول إلى مواقع الألعاب بشكل كبير. علاوة على ذلك، الوصول إلى المراهنات غير محظور. النطاق فقط هو المحظور، ولا توجد قيود على مورد 1xbet نفسه.

العديد من المؤسسات تعاني من هذه القوانين. ولم يكن 1xbet استثناءً سعيدًا. ولذلك، اتخذت إدارة 1xbet تدابير قسرية. هذه التدابير هي مواقع المرآة.

كما يتم حظر المرايا باستمرار. ولهذا السبب تخلق الإدارة مرايا جديدة في كثير من الأحيان. وبالتالي، لن يفقد المستخدم إمكانية الوصول إلى الموقع وسيكون قادرًا على المراهنة في أي وقت، على الرغم من الحظر الذي يفرضه مقدمو الخدمة الروس.

التسجيل على مرآة 1xbet

عملية التسجيل على المرآة تشبه التسجيل على الموقع الرئيسي. هناك عدة طرق لإنشاء حساب على موقع 1xbet

• بالبريد الالكتروني. نموذج التسجيل هذا متقدم. وبالإضافة إلى عنوان البريد الإلكتروني، يجب على المستخدم الإشارة إلى مدينته واسمه ورقم هاتف العمل والرمز البريدي والتوصل إلى كلمة مرور قوية.
• عن طريق رقم الهاتف المحمول. طريقة بسيطة جدا وسريعة للتسجيل. يحتاج المستخدم فقط إلى الإشارة إلى رقمه الذي سيتم إرسال رسالة نصية إليه مع البيانات اللاحقة المطلوبة للتسجيل
• ربط حساب بصفحة على مواقع التواصل الاجتماعي. طريقة التسجيل الأكثر شيوعاً في العديد من المواقع. يقدم موقع 1xbet أيضًا هذه الطريقة للحصول على حساب على موقعه على الويب. يجب عليك تحديد تسجيل الدخول وكلمة المرور للشبكة الاجتماعية المحددة وسيتم إنشاء حساب على شركة المراهنات.

إذا كان لديك بالفعل حساب على موقع 1xbet الرسمي، فلن تكون هناك حاجة لإنشاء حساب جديد للمرآة. يكفي إدخال بياناتك القديمة ذات الصلة بالموقع الرئيسي.

المقالات الجوهرية للتحضير لامتحان FOSI.

يؤديها طالب المجموعة ZI-22 Sahau Azat.

7) الموجات الكهرومغناطيسية.

لقد تنبأ ماكسويل نظريًا بوجود الموجات الكهرومغناطيسية. تم اكتشاف الموجات الكهرومغناطيسية ودراستها تجريبياً بواسطة هيرتز.

الخصائص الرئيسية للموجات الكهرومغناطيسية هي:

استيعاب;

نثر;

الانكسار;

انعكاس;

التشوش;

الانحراف;

الاستقطاب;

الموجات الكهرومغناطيسية وخصائصها.

الموجة الكهرومغناطيسية هي عملية انتشار المجالات الكهربائية والمغناطيسية المتغيرة في الفضاء.

لقد تنبأ بوجود الموجات الكهرومغناطيسية من قبل الفيزيائي الإنجليزي مايكل فاراداي. في عام 1831، اكتشف فاراداي ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي - إثارة التيار الكهربائي في دائرة موصلة مغلقة تقع في مجال مغناطيسي متناوب. وهو مؤسس مذهب الظواهر الكهرومغناطيسية، حيث يتم النظر إلى الظواهر الكهربائية والمغناطيسية من وجهة نظر واحدة. وبمساعدة العديد من التجارب، أثبت فاراداي أن تأثير الشحنات والتيارات الكهربائية لا يعتمد على طريقة إنتاجها.

التحويلات بين المجالات الكهربائية والمغناطيسية

وفقًا لنظرية ماكسويل، عند كل نقطة في الفضاء، يؤدي التغير في المجال الكهربائي إلى إنشاء مجال مغناطيسي دوامي متناوب، حيث تقع نواقل الحث المغناطيسي B في مستوى متعامد مع متجه شدة المجال الكهربائي E. المعادلة الميكانيكية التي تعبر عن هذا النمط تسمى معادلة ماكسويل الأولى. يؤدي التغير في تحريض المجال المغناطيسي بمرور الوقت إلى إنشاء مجال كهربائي دوامي متناوب، تقع متجهات شدته E في مستوى متعامد مع المتجه B. وتسمى المعادلة الرياضية التي تصف هذا النمط بمعادلة ماكسويل الثانية. ويترتب على معادلة ماكسويل أن التغير في زمن المجال المغناطيسي (أو الكهربائي) الذي ينشأ عند أي نقطة سوف ينتقل من نقطة إلى أخرى، وسوف تحدث تحولات متبادلة لهذه المجالات، أي. سيحدث انتشار التفاعلات الكهرومغناطيسية في الفضاء.

في عام 1865، أثبت ج. ماكسويل نظريًا أن التذبذبات الكهرومغناطيسية تنتشر في الفراغ بسرعة نهائية تساوي سرعة الضوء: c = 3 * 10^8 م/ث.

في عام 1888، تم اكتشاف الموجات الكهرومغناطيسية تجريبيًا لأول مرة على يد الفيزيائي الألماني هاينريش هيرتز (1857-1894)، والذي لعب دورًا حاسمًا في تأسيس نظرية ماكسويل للموجات الكهرومغناطيسية.

وبالتالي فإن الموجات الكهرومغناطيسية هي ذبذبات كهرومغناطيسية تنتشر في الفضاء بسرعة محدودة.

طول الموجة الكهرومغناطيسية هو المسافة بين أقرب نقطتين تحدث عندهما التذبذبات في نفس المراحل.

أين هو الطول الموجي؟ ج هي سرعة الضوء في الفراغ. تي - فترة التذبذب. ت - تردد التذبذب. سرعة الضوء في الفراغ ج = 3*10^8 م/ث

عندما تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية في وسط آخر، تتغير سرعة الموجة وطول الموجة ، حيث u هي سرعة الموجة في الوسط. وفي الغلاف الجوي، يمكن افتراض أن السرعة تساوي سرعة الضوء في الفراغ.

يتم تحديد سرعة الموجة الكهرومغناطيسية في وسط ما من صيغة ماكسويل:

حيث e هو ثابت العزل الكهربائي النسبي للوسط، وهو النفاذية المغناطيسية النسبية للوسط.

وتتوافق سرعة انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في وسط معين مع سرعة الضوء في هذا الوسط، وهو أحد مبررات الطبيعة الكهرومغناطيسية للضوء.

السمة الرئيسية للموجات الكهرومغناطيسية هي تردد تذبذبها v (أو الفترة T). يتغير الطول الموجي l عند الانتقال من وسط إلى آخر، بينما يبقى التردد دون تغيير. الموجات الكهرومغناطيسية هي موجات عرضية.

يرتبط انتشار الموجات الكهرومغناطيسية بنقل الطاقة من المجال الكهرومغناطيسي للموجة، والتي تنتقل في اتجاه انتشار الموجة، أي. في اتجاه المتجه v. جنبا إلى جنب مع الطاقة، والموجة الكهرومغناطيسية لديها الزخم. إذا تم امتصاص موجة، فإن زخمها ينتقل إلى الجسم الذي يمتصها.

ويترتب على ذلك أنه عند امتصاصها، تمارس الموجة الكهرومغناطيسية ضغطًا على الحاجز.

كثافة تدفق الإشعاع الكهرومغناطيسي I (شدة الموجات الكهرومغناطيسية) هي نسبة الطاقة الكهرومغناطيسية W التي تمر خلال الوقت t عبر سطح المنطقة S عموديًا على الأشعة إلى منتج المنطقة S والوقت t:

حيث W هي الطاقة الكهرومغناطيسية التي تمر عبر سطح المنطقة S خلال الزمن t.

وحدة قياس شدة الإشعاع الكهرومغناطيسي I هي واط لكل م [W/m].

كثافة التدفق الإشعاعي (كثافة الموجات الكهرومغناطيسية) تساوي حاصل ضرب كثافة الطاقة الكهرومغناطيسية وسرعة انتشارها:

أين هو الثابت المغناطيسي في SI.

تتناسب شدة الموجة الكهرومغناطيسية مع متوسط ​​قيمة منتج القيم المطلقة للمتجهين E و B للمجال الكهرومغناطيسي، أي. يتناسب مع مربع التوتر E :

موجات كهرومغناطيسيةهي عملية انتشار المجال الكهرومغناطيسي المتناوب في الفضاء. ومن الناحية النظرية، تنبأ العالم الإنجليزي ماكسويل بوجود الموجات الكهرومغناطيسية عام 1865، وتم الحصول عليها تجريبيًا لأول مرة على يد العالم الألماني هيرتز عام 1888.

من نظرية ماكسويل اتبع الصيغ التي تصف تذبذبات المتجهات و. تنتشر الموجة الكهرومغناطيسية أحادية اللون على طول المحور س، موصوف بالمعادلات

هنا هو ح- القيم اللحظية، و هم و حم - قيم السعة لشدة المجال الكهربائي والمغناطيسي، ω - تردد دائري، ك- رقم الموجة. تكون المتجهات والتذبذبات بنفس التردد والمرحلة متعامدة بشكل متبادل بالإضافة إلى أنها متعامدة مع المتجه - سرعة انتشار الموجة (الشكل 3.7). أي أن الموجات الكهرومغناطيسية مستعرضة.

في الفراغ، تنتقل الموجات الكهرومغناطيسية بسرعة. في وسط ذو ثابت العزل الكهربائي ε والنفاذية المغناطيسية µ سرعة انتشار الموجة الكهرومغناطيسية تساوي:

يمكن أن يكون تردد التذبذبات الكهرومغناطيسية، وكذلك الطول الموجي، أي شيء من حيث المبدأ. يسمى تصنيف الموجات حسب التردد (أو الطول الموجي) بمقياس الموجات الكهرومغناطيسية. تنقسم الموجات الكهرومغناطيسية إلى عدة أنواع.

موجات الراديولها طول موجي من 10 3 إلى 10 -4 م.

موجات الضوءيشمل:

الأشعة السينية - .

موجات الضوء هي موجات كهرومغناطيسية تشمل أجزاء الطيف تحت الحمراء والمرئية والأشعة فوق البنفسجية. يوضح الجدول أدناه الأطوال الموجية للضوء في الفراغ المقابلة للألوان الأساسية للطيف المرئي. يتم إعطاء الطول الموجي بالنانومتر.

طاولة

موجات الضوء لها نفس خصائص الموجات الكهرومغناطيسية.

1. موجات الضوء مستعرضة.

2. وتتأرجح المتجهات في موجة ضوئية.

تظهر التجربة أن جميع أنواع التأثيرات (الفسيولوجية، والكيميائية الضوئية، والكهروضوئية، وما إلى ذلك) ناتجة عن تذبذبات الناقل الكهربائي. يسمى ناقلات الضوء .

سعة ناقل الضوء هغالبًا ما يُشار إلى m بالحرف أوبدلا من المعادلة (3.30) تستخدم المعادلة (3.24).

3. سرعة الضوء في الفراغ.

يتم تحديد سرعة موجة الضوء في الوسط بالصيغة (3.29). ولكن بالنسبة للوسائط الشفافة (الزجاج والماء) فهذا أمر معتاد.

بالنسبة لموجات الضوء، تم تقديم مفهوم معامل الانكسار المطلق.

معامل الانكسار المطلقهي نسبة سرعة الضوء في الفراغ إلى سرعة الضوء في وسط معين

من (3.29)، مع الأخذ في الاعتبار أنه بالنسبة للإعلام الشفاف يمكننا كتابة المساواة.

للفراغ ε = 1 و ن= 1. لأي بيئة مادية ن> 1. على سبيل المثال، للمياه ن= 1.33 للزجاج. يسمى الوسط ذو معامل الانكسار العالي بالكثافة البصرية. تسمى نسبة معاملات الانكسار المطلقة معامل الانكسار النسبي:

4. تردد موجات الضوء مرتفع جداً. على سبيل المثال، للضوء الأحمر ذو الطول الموجي.

عندما ينتقل الضوء من وسط إلى آخر، لا يتغير تردد الضوء، بل تتغير سرعته وطوله الموجي.

للفراغ - ; للبيئة - إذن

ومن ثم فإن الطول الموجي للضوء في الوسط يساوي نسبة الطول الموجي للضوء في الفراغ إلى معامل الانكسار

5. لأن تردد موجات الضوء مرتفع جداً ، فإن عين الراصد لا تميز الاهتزازات الفردية، ولكنها ترى تدفقات متوسطة من الطاقة. يقدم هذا مفهوم الشدة.

شدةهي نسبة متوسط ​​الطاقة التي تنقلها الموجة إلى الفترة الزمنية وإلى مساحة الموقع المتعامدة مع اتجاه انتشار الموجة:

وبما أن طاقة الموجة تتناسب مع مربع السعة (انظر الصيغة (3.25)) فإن الشدة تتناسب مع القيمة المتوسطة لمربع السعة

إن خاصية شدة الضوء، مع الأخذ في الاعتبار قدرتها على إحداث الأحاسيس البصرية، هي التدفق الضوئي - ف .

6. تتجلى الطبيعة الموجية للضوء، على سبيل المثال، في ظواهر مثل التداخل والحيود.

تعد الموجات الكهرومغناطيسية، وفقًا للفيزياء، من بين أكثر الموجات غموضًا. في نفوسهم، تختفي الطاقة فعليًا في العدم، وتظهر من العدم. ولا يوجد شيء آخر من هذا القبيل في كل العلوم. كيف تحدث كل هذه التحولات المتبادلة الرائعة؟

الديناميكا الكهربائية لماكسويل

بدأ كل شيء بحقيقة أن العالم ماكسويل في عام 1865، بناءً على عمل فاراداي، اشتق معادلة المجال الكهرومغناطيسي. يعتقد ماكسويل نفسه أن معادلاته تصف التواء وتوتر الموجات في الأثير. وبعد ثلاثة وعشرين عامًا، أنشأ هيرتز تجريبيًا مثل هذه الاضطرابات في الوسط، وكان من الممكن ليس فقط التوفيق بينها وبين معادلات الديناميكا الكهربائية، ولكن أيضًا الحصول على قوانين تحكم انتشار هذه الاضطرابات. لقد نشأ اتجاه غريب للإعلان عن أن أي اضطرابات ذات طبيعة كهرومغناطيسية هي موجات هيرتزية. ومع ذلك، فإن هذه الإشعاعات ليست هي الطريقة الوحيدة التي يمكن أن يحدث بها نقل الطاقة.

اتصال لاسلكي

اليوم، تشمل الخيارات الممكنة لتنفيذ مثل هذه الاتصالات اللاسلكية ما يلي:

الاقتران الكهروستاتيكي، ويسمى أيضًا الاقتران السعوي؛

تعريفي؛

حاضِر؛

اقتران تسلا، أي اقتران موجات كثافة الإلكترون على طول الأسطح الموصلة؛

أوسع مجموعة من الموجات الحاملة الأكثر شيوعًا، والتي تسمى الموجات الكهرومغناطيسية - من الترددات المنخفضة للغاية إلى إشعاع جاما.

يجدر النظر في هذه الأنواع من الاتصالات بمزيد من التفصيل.

اقتران كهرباء

ثنائيات القطب هي قوى كهربائية مقترنة في الفضاء، وهذا نتيجة لقانون كولومب. ويختلف هذا النوع من الاتصالات عن الموجات الكهرومغناطيسية في قدرته على ربط ثنائيات القطب عندما تكون على نفس الخط. مع زيادة المسافات، تتلاشى قوة الاتصال، ويلاحظ أيضًا تأثير قوي للتداخلات المختلفة.

اقتران التعريفي

استنادا إلى المجالات المغناطيسية لتسرب الحث. لوحظ بين الأجسام التي لها الحث. استخدامه محدود جدًا نظرًا لقصر مداه.

الاتصالات الحالية

بسبب انتشار التيارات في وسط موصل، يمكن أن يحدث تفاعل معين. إذا تم تمرير التيارات عبر الأطراف (زوج من جهات الاتصال)، فيمكن اكتشاف هذه التيارات نفسها على مسافة كبيرة من جهات الاتصال. وهذا ما يسمى تأثير الانتشار الحالي.

اتصال تسلا

اخترع الفيزيائي الشهير نيكولا تيسلا الاتصال باستخدام الموجات على سطح موصل. إذا تم انتهاك كثافة حاملة الشحنة في مكان ما من الطائرة، فستبدأ هذه الناقلات في التحرك، والتي ستميل إلى استعادة التوازن. وبما أن الموجات الحاملة لها طبيعة قصورية، فإن الانتعاش ذو طبيعة موجية.

الاتصالات الكهرومغناطيسية

إن انبعاث الموجات الكهرومغناطيسية له تأثير ضخم بعيد المدى، حيث أن اتساعها يتناسب عكسيا مع المسافة إلى المصدر. أصبحت طريقة الاتصال اللاسلكي هذه أكثر انتشارًا. ولكن ما هي الموجات الكهرومغناطيسية؟ لتبدأ، من الضروري القيام برحلة قصيرة في تاريخ اكتشافهم.

كيف "ظهرت" الموجات الكهرومغناطيسية؟

بدأ كل شيء في عام 1829، عندما اكتشف الفيزيائي الأمريكي هنري اضطرابات في التفريغ الكهربائي في تجاربه على مرطبانات ليدن. في عام 1832، اقترح الفيزيائي فاراداي وجود عملية مثل الموجات الكهرومغناطيسية. ابتكر ماكسويل معادلاته الشهيرة في الكهرومغناطيسية عام 1865. في نهاية القرن التاسع عشر كانت هناك العديد من المحاولات الناجحة لإنشاء اتصالات لاسلكية باستخدام الحث الكهروستاتيكي والكهرومغناطيسي. توصل المخترع الشهير إديسون إلى نظام يسمح لركاب السكك الحديدية بإرسال واستقبال البرقيات أثناء تحرك القطار. في عام 1888، أثبت ج. هيرتز بشكل لا لبس فيه أن الموجات الكهرومغناطيسية تظهر باستخدام جهاز يسمى الهزاز. أجرى هيرتز تجربة في إرسال إشارة كهرومغناطيسية عبر مسافة. في عام 1890، اخترع المهندس والفيزيائي برانلي من فرنسا جهازًا لتسجيل الإشعاع الكهرومغناطيسي. وفي وقت لاحق، تم تسمية هذا الجهاز بـ "موصل الراديو" (المتماسك). في 1891-1893، وصف نيكولا تيسلا المبادئ الأساسية لنقل الإشارات عبر مسافات طويلة وحصل على براءة اختراع هوائي الصاري، الذي كان مصدرًا للموجات الكهرومغناطيسية. تعود الإنجازات الإضافية في دراسة الموجات والتنفيذ الفني لإنتاجها وتطبيقها إلى فيزيائيين ومخترعين مشهورين مثل بوبوف وماركوني ودي مور ولودج ومويرهيد وغيرهم الكثير.

مفهوم "الموجة الكهرومغناطيسية"

الموجة الكهرومغناطيسية هي ظاهرة تنتشر في الفضاء بسرعة محددة معينة وتمثل مجالًا كهربائيًا ومغناطيسيًا متناوبًا. نظرًا لأن المجالات المغناطيسية والكهربائية مرتبطة ببعضها البعض بشكل لا ينفصم، فإنها تشكل مجالًا كهرومغناطيسيًا. ويمكننا القول أيضًا أن الموجة الكهرومغناطيسية هي اضطراب في المجال، وأثناء انتشارها تتحول الطاقة التي يمتلكها المجال المغناطيسي إلى طاقة المجال الكهربائي والعكس، وفقًا للديناميكا الكهربائية لماكسويل. ظاهريًا، هذا يشبه انتشار أي موجة أخرى في أي وسط آخر، ولكن هناك اختلافات كبيرة.

ما الفرق بين الموجات الكهرومغناطيسية وغيرها؟

تنتشر طاقة الموجات الكهرومغناطيسية في بيئة غريبة نوعًا ما. لمقارنة هذه الموجات وأي موجات أخرى، من الضروري أن نفهم نوع وسيلة الانتشار التي نتحدث عنها. من المفترض أن الفضاء داخل الذرة مملوء بالأثير الكهربائي - وهو وسط محدد يعتبر عازلًا مطلقًا. تُظهر جميع الموجات أثناء الانتشار تحولًا في الطاقة الحركية إلى طاقة كامنة والعكس صحيح. علاوة على ذلك، فإن هذه الطاقات لها أقصى إزاحة في الزمان والمكان بالنسبة لبعضها البعض بمقدار ربع فترة الموجة الكاملة. إن متوسط ​​طاقة الموجة، وهو مجموع الطاقة الكامنة والطاقة الحركية، هو قيمة ثابتة. لكن مع الموجات الكهرومغناطيسية الوضع مختلف. تصل طاقات كل من المجالين المغناطيسي والكهربائي إلى قيمها القصوى في وقت واحد.

كيف تنشأ الموجة الكهرومغناطيسية؟

مادة الموجة الكهرومغناطيسية هي مجال كهربائي (الأثير). إن المجال المتحرك منظم ويتكون من طاقة حركته والطاقة الكهربائية للمجال نفسه. ولذلك، فإن الطاقة الكامنة للموجة ترتبط بالطاقة الحركية وهي في الطور. طبيعة الموجة الكهرومغناطيسية هي مجال كهربائي دوري يكون في حالة حركة انتقالية في الفضاء ويتحرك بسرعة الضوء.

تيارات التحيز

هناك طريقة أخرى لشرح ماهية الموجات الكهرومغناطيسية. من المفترض أن تيارات الإزاحة تنشأ في الأثير عندما تتحرك المجالات الكهربائية غير المتجانسة. إنها تنشأ، بطبيعة الحال، فقط لمراقب خارجي ثابت. في اللحظة التي تصل فيها معلمة مثل شدة المجال الكهربائي إلى الحد الأقصى، سيتوقف تيار الإزاحة عند نقطة معينة في الفضاء. وبناء على ذلك، مع الحد الأدنى من التوتر، يتم الحصول على الصورة المعاكسة. يوضح هذا النهج الطبيعة الموجية للإشعاع الكهرومغناطيسي، حيث أن طاقة المجال الكهربائي تنزاح بمقدار ربع الدورة بالنسبة لتيارات الإزاحة. ومن ثم يمكننا القول أن الاضطراب الكهربائي، أو بالأحرى طاقة الاضطراب، تتحول إلى طاقة تيار الإزاحة وبالعكس وتنتشر بطريقة موجية في وسط عازل.