Ocena brak

Co to są fale elektro­magnetyczne?

Autor /Komun Dodano /31.01.2012

Naukowe zbadanie zjawisk elektromagnetycznych umożliwiło odkrycie i wykorzystanie fal radiowych.

Około roku 1800 angielski astronom William Herschel (1738-1822) zaczął się zastanawiać, dlaczego promienie słonecz­ne padając na ciało, ogrzewają je. Herschel prze­puścił promień słoneczny przez pryzmat, podobnie jak 100 lat wcześniej uczynił Newton, uzyskując na ekranie ustawionym za pryzmatem widmo barwne. Następnie umieszczał kolejno w odpo­wiednich obszarach widma termometr i mierzył przyrosty temperatury w różnych jego częściach. W fioletowej części widma temperatura nie zmie­niła się, na obszarze czerwieni słupek rtęci zaczął się podnosić. Na ciemnym obszarze sąsiadującym z czerwienią wzrost temperatury byl najwyższy, co oznaczało, że właśnie tam wydziela się naj­więcej energii. W ten sposób Herschel odkrył pro­mieniowanie podczerwone.
Prawie w tym samym czasie widmo światła sło­necznego badał także niemiecki fizyk Johann Wil­helm Ritter (1776-1810). siedział on, że światło powoduje redukcję azotanu srebra do postaci me­talicznej. Efekt ten jest szczególnie silny, jak się okazało, przy naświetlaniu azotanu światłem z niebiesko-fioletowej części widma, a proces przebiega jeszcze szybciej pod działaniem „niewidzialnych promieni" (promieniowania ultrafioletowego).

Faraday i Maxwell
Stało się jasne, że światło to nie tylko promienio­wanie widzialne, jednak nikt nie potrafił wówczas wytłumaczyć, czym światło jest naprawdę. Pier­wsze sugestie pochodziły od angielskiego fizyka Michaela Faraday'a (1791-1867). Odkrył on zwią­zek pomiędzy elektrycznością a magnetyzmem. Faraday stwierdził, że wokół drutu, przez który przepływa prąd elektryczny, powstają takie same linie sił pola jak wokół stałego magnesu.
W 1855 roku szkocki fizyk i matematyk James Clerk Maxwell (1831-18TO), na podstawie do­świadczalnych prac Faraday'a i innych naukow­ców, opisał ścisłe matematyczne relacje pomiędzy liniami sił pola magnetycznego, a przepływem cze­goś, co nazwał „wyimaginowaną cieczą", a co dziś nazywamy prądem elektrycznym.
Maxwell kontynuował rozważania dotyczące sposobu, w jaki prąd płynący w pętli z drutu lub statyczny ładunek elektryczny na izolowanej pły­cie mogą wyindukować odpowiednio podobny przepływ prądu w innej pętli lub statyczny ładunek elektryczny na innej płycie. Faraday nazywał wszystko, co może oddzielać, izolować, takie dwa układy przewodników dielektrykiem, niezależnie czy byłaby to płyta szklana, woskowa czy też po­wietrze. Maxwell założył, że siły elektryczne prze­chodzą przez taki dielektryk podobnie jak siły sprę­żystości przez sprężynę. Określił przy tym pewną własność dielektryków - „elastyczność", czyli po­datność elektryczną. Jednocześnie siły elektryczne, odpowiadające ciśnieniu maxwellowskiej „wyima­ginowanej cieczy", pozostawać miały stałe. Ciecz ta była według niego nieściśliwa i wyłącznie „ela­styczność" dielektryka odpowiadać miała za jej przenoszenie z jednego miejsca na drugie.

Teoria falowa
Siły elektryczne miały być według Maxwella prze­noszone na zasadzie falowej. Gdy wrzucamy ka­mień do stawu, wokół miejsca, w którym wpadł do wody tworzą się fale, które przenoszą energię na dużą odległość od miejsca upadku. Korek pły­wający na wodzie zaczyna podskakiwać na falach, mimo że nie miał żadnej bezpośredniej styczności z wrzuconym kamieniem, który dostarczył układo­wi energii. Różnica między falami na wodzie i fala­mi elektromagnetycznymi polegała na tym, że fale maxwellowskie mogły się rozchodzić w próżni. Właściwie w czasach Maxwella uważano, że roz­chodzą się one w tak zwanym eterze. Miał on według ówczesnych teorii wypełniać próżnię i sta­nowić ośrodek, w którym rozchodziły się fale elek­tromagnetyczne .
Maxwell wykonał szczegółowe obliczenia me­chaniki tychże fal i pokazał, że wektor pola elek­trycznego zmienia się w kierunku prostopadłym do kierunku rozchodzenia się fali, a jednocześnie w kierunku prostopadłym do tych obu drga wek­tor pola magnetycznego. Stwierdził, że fale elektro­magnetyczne mają wiele własności identycznych z właściwościami światła. Maxwell opublikował fundamentalną teorię elektromagnetyzmu, zwień­czoną czterema słynnymi równaniami, w roku 1864. Jednak dopiero w 1887 roku, Niemiec Heinrich Rudolf Hertz po raz pierwszy zademon­strował działanie fal elektromagnetycznych.

Podobne prace

Do góry