Айнымалы электромагниттік өрістің кеңістікте таралуын электромагниттік толқын деп атайды.

Электромагниттік толқынның пайда болуы туралы Максвеллдің 1865 ж. айтқан болжамы кейінірек эксперимент жүзінде дәлелденді.

1887—1888 жж. Г. Герц жасаған тәжірибелер айнымалы электромагниттік өрістің кеңістікте толқын түрінде тарайтынын көрсетіп берді.

Электромагниттік толқынның таралу механизмін былай түсіндіруге болады. Кеңістіктің белгілі бір нүктесінде (мысалы, координаталары О бас нүктесінде) заряд тербелмелі қозғалыс жасады дейік. Зарядтың мұндай тербелісі Е кернеулік векторының да тербелісін туғызып, оның сандық мәні (модулі) мен бағыты периодты түрде өзгеретін болады. Максвелл теориясы бойынша кеңістіктің нақ осы нүктесінде В индукция векторы Е векторына перпендикуляр бағытта тербеліс жасайды. Сонымен қатар өpic векторларының тербелісі кеңістіктің көрші нүктелеріне беріледі.

Сөйтіп, өріс векторларының келесі нүктелердегі тербелісі, алдыңғы нүктелерге қарағанда кешігіп туындайды. Осылайша электромагниттік өріс кеңістіктің барлық бағытында белгілі бір жылдамдықпен электромагниттік толқын түрінде тарайды.

Электромагниттік толқынмен механикалық толқындардың ұқсастықтары да, өзгешеліктері де бар. Солардың негізгілерін атап өтейік.

· 1. Электромагниттік толқын әртурлі заттарда да, вакуумде де тарай алады. Ал механикалық толқындар тек заттардың белшектері қатысатын орталарда ғана (қатты денеде, сұйықта және газда) тарайды. Механикалық толқында ортаны құрайтын заттардың бөлшектері тербеледі. Ал электромагниттік толқында өрістің Е және В векторлары ғана тербеледі. Міне, сондықтан электромагниттік тербеліс вакуумда да толқын түрінде тарай алады.

· 2. Электромагниттік толқындар — тек көлденең толқындар болып табылады. Шынында да В индукция және Е кернеулік векторлары бір-біріне перпендикуляр бағытта тербеледі. Ал механикалық толқындар көлденең толқындар да, бойлық толқындар да бола алады.

· 3. Максвеллдің теориялық есептеулері бойынша вакуумдегі электромагниттік толқынның таралу жылдамдығы с = 2,99792458 • 108м/с = 3 • 108м/с тұрақты шама.

Электромагниттік толқынның таралу жылдамдығының с векторы кернеулік Е және индукция В векторларына перпендикуляр болады.

Максвелл көрінетін ақ жарықты с = 3 • 108 м/с жылдамдықпен тарайтын электромагниттік толқын деп жорыды. Кейінірек, жарықтың таралу жылдамдығы эксперимент жүзінде үлкен дәлдікпен өлшенген соң, Максвеллдің бұл болжамы да шындықка айналды.

Тәжірибеде өлшенген жарықтың таралу жылдамдығы Максвеллдің теорияда анықтаған электромагниттік толқынның таралу жылдамдығымен дәлме-дәл келді. Осылайша жарықтың электромагниттік табиғаты толық дәлелденді.

· 4. Вакуумге қарағанда заттағы электромагниттік толқынның таралу жылдамдығы аз болады және ол мына өрнекпен анықталады:

v = c / n.

өйткені ортаның сыну көрсеткіші n > 1 (3-кесте), ал вакуумде n = 1.

· 5. Механикалық толқындар сияқты электромагниттік толқындар да энергия тасиды. Жер бетіндегі тіршіліктің, органикалық заттардың (ағаштың, көмірдің, мұнайдың, газдың, шымтезектің, т.б.) пайда болуы күн сәулесімен келетін, яғни электромагниттік толқындармен жететін энергияға тікелей байланысты.

Электромагниттік толқындардьщ λ толқын ұзьшдығы, Т периоды, с жылдамдығы, v тербеліс жиілігі арасындағы қатынастар механикалық толқындардағы сияқты өзгеріссіз калады:

λ = cT = c/v.

Электромагниттік толқындардың вакуумнен затқа өткенде жиілігі өзгермейді. Өйткені толқындардың жиілігі оларды туғызған күштердің жиілігіне ғана байланысты болады. Ал толқындардың зат ішіндегі v жылдамдығы өзгеретін болғандықтан, оның толқын ұзындығы да өзгереді. Вакуумдегі толқын ұзындығын λ, ал заттағы шамасын λ' деп белгілесек, онда жоғарыдағы формулаларды ескере отырып, мына өрнектерді аламыз:

λ' = vT = ν/v = λ/n.

Тербелмелі электрлік контурда пайда болатын электромагниттік тербелістердің периоды Томсон формуласымен анықталатыны белгілі.

Бұл өрнек бойынша тербелмелі контурдағы шарғының (катушканың) L индуктивтілігін және конденсатордың С сыйымдылығын өзгерте отырып, электромагниттік тербелістің Т периодын қалауымызша өзгерте аламыз.

Жарық толқындары да, радиотолқындар да, рентгендік сәулелер де, электро-магниттік сәулелердің басқа түрлері де нақ осындай жылдамдықпен тарайды. Олар тек бір-бірінен толқын ұзындығы немесе жиілігі бойынша ғана өзгешеленеді.

Сөйтіп, біз барлық электромагниттік сәулелердің табитты бірдей, яғни олар электромагниттік толқындар деген қорытындыға келеміз. Сөуле жиілігі жоғары болған сайын, оның таситын энергиясының мөлшері де арта түседі, әрі организмге тигізетін биологиялық және химиялық әрекеті де ерекше болады. Ультракүлгін сәулесінің үлкен дозасы көз бен теріні зақымдаса, ал рентгендік және гамма-сәулелер өмірге кауіпті. Адам өміріне ең қолайлы нұр — жеке түсті біртекті (монохроматты) сәулелердің қосындысынан тұратын ақ жарық. ^[3]

Электромагнитті толқындарының диапазоны[өңдеу]

Толық мақаласы: Электромагниттік спектр

Электромагниттік толқындар шкаласы (v < 1021 Гц) төменгі жиілікті толқындар мен радиотолқындардан бастап, гамма сәулелерге дейінгі (v < 1021 Гц) аралықты қамтиды. Жиілік пен ұзындықтарына байланысты әр түрлі электромагниттік толқындарды шартты түрде шығарып алу және тіркеу тәсіліне, затпен өзара әсерлесу сипаты бойынша диапазондарға бөледі. берілген. Төменгі жиілікті толқындар шығару, радиотолқындар, инфрақызыл сәулелер, көрінетін жарық, улътракүлгін сәулелер, рентгендік сәулелер жәпе \gamma - гамма шығару деп диапазондарға бөлу қабылданған

· Радиотолқындар,

· терагерц толқындары,

· инфрақызыл толқындар,

· көрінетін жарық,

· ультракүлгін сәулелер,

· Рентген сәулелері

· Гамма-сәулелері

Электромагниттік толқындардың таралу тәртіптері[өңдеу]

Электромагниттік толқындардың ұзындыгына (немесе жиілік ауқымына) байланысты бағыттаушы жүйелермен таралған толқындардың таралу режімдері әр түрлі: статикалық, тұрақты (стационар),(квазистационар), электродинамикалық және толқындық немесе квазиоптика. Статикалық тәртіп электрлік және магниттік сипаттағы көлемдік статикалық зарядқа сәйкес келеді. Мұнда зарядталған белшектер қозғалмайды (Қ = 0) және уақыт бойынша өзгермейді. Тұрақты тәртіп сым бойымен тұрақты токты беру жағдайына сәйкес келеді. Тұрақты ток магнит өрісін тудырады да, ал электрлік өріс индукцияланбайды. Квазистационарлық тәртіп диэлектриктегі ығыстырушы ток ескерілмейтіндей аз болғанда өрістің өте баяу езгеретін жағдайына сәйкес келеді. Бұл тәртіптегі толқын ұзындығы сымдардың диаметрінен артық (λ > D) болады. Бұл тәртіпке сәйкес әуе байланыс жолы, симметриялы және коаксиалды байланыс кабельдері пайдаланылады. Электродинамикалық тәртіп жоғарғы жиілік ауқымына жатады. Мұнда өткізгіштегі ток та, диэлектриктегі ток та болады. Электродинамикалық тәртіпте пайдаланылатын бағытгаушы жүйелерге толқынжолдар, жарықжолдар және аса жоғары жиілікті, радиожиілікті байланыс жолдары жатады. Электродинамикалық тәріптегі жиілік ауқымы З*10lO / 10 * 1010 109 / 1012 Гц. Квазиоптикалык тәртіп өткізгіштік ток болмайтын тек диэлектрикпен берілетін энергияға сәйкес келеді. Бүл тәртіпке геометриялық (сәулелік) және толқындық оптика жатады. Жиіліктік ауқымы 1О14 + 105Гц.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: