Читать онлайн учебники
на as6400825.ru

Физика
Учебник 11 класса

       

§ 5.7. Свойства электромагнитных воли

Современные радиотехнические устройства позволяют провести наглядные опыты по наблюдению свойств электромагнитных волн. При этом лучше всего пользоваться волнами сантиметрового диапазона. Эти волны излучаются специальным генератором сверхвысокой частоты (СВЧ). Гармонические колебания генератора изменяют (модулируют) в такт с колебаниями звуковой частоты*. Принятый сигнал после преобразования (детектирования) подается на громкоговоритель.

Электромагнитные волны излучаются рупорной антенной в направлении оси рупора. Приемная антенна в виде такого же рупора улавливает волны, которые распространяются вдоль его оси. Общий вид установки изображен на рисунке 5.16.

Рис. 5.16

Поглощение электромагнитных волн

Рупоры располагают друг против друга и, добившись хорошей слышимости звука в громкоговорителе, помещают между рупорами различные диэлектрические тела. При этом наблюдается уменьшение громкости.

Отражение электромагнитных волн

Если вместо диэлектрика между рупорами поместить металлический лист, то звук перестанет быть слышимым. Электромагнитные волны не достигают приемника вследствие отражения. Отражение происходит под углом, равным углу падения, как и в случае механических волн (см. § 4.19). Чтобы убедиться в этом, рупоры располагают под одинаковыми углами к металлическому листу (рис. 5.17). Звук исчезает, если убрать лист или повернуть его.

Рис. 5.17

Преломление электромагнитных волн

Электромагнитные волны изменяют свое направление (преломляются) на границе диэлектрика. Это можно обнаружить с помощью большой треугольной призмы из парафина или другого диэлектрика. Рупоры располагают под углом друг к другу, как и при демонстрации отражения. Металлический лист заменяют призмой (рис. 5.18). Убирая призму или поворачивая ее, наблюдают исчезновение звука.

Рис. 5.18

Поперечность электромагнитных волн

Электромагнитные волны — это поперечные волны. Векторы и электромагнитного поля волны перпендикулярны к направлению ее распространения. Колебания напрялсенности электрического поля волны, выходящей из рупора, происходят в определенной плоскости, а колебания вектора магнитной индукции — в плоскости, ей перпендикулярной. Волны с определенным направлением колебаний называются поляризованными. На рисунке 5.6 изображена именно поляризованная волна. Приемный рупор принимает только поляризованную в определенном направлении волну. Это молено обнаружить, повернув передающий или приемный рупор на 90° относительно оси рупора. Звук при этом исчезает.

Поляризацию наблюдают, помещая между генератором и приемником решетку из параллельных металлических проволочек (рис. 5.19). Решетку располагают так, чтобы проволочки были горизонтальными или вертикальными. При одном из этих положений, когда электрический вектор параллелен проволочкам, в них возбуждаются токи, в результате чего решетка отражает волны подобно сплошному металлическому листу.

Рис. 5.19

Когда же вектор перпендикулярен проволочкам, то токи в них не возбуждаются, и электромагнитная волна проходит.

Интерференция электромагнитных волн

На опытах с генератором СВЧ можно наблюдать такое важнейшее волновое явление, как интерференция.

Генератор и приемник располагают друг против друга (рис. 5.20). Затем подводят снизу металлический лист в горизонтальном положении. Постепенно поднимая лист, обнаруживают поочередное ослабление и усиление звука.

Рис. 5.20

Явление объясняется следующим образом. Волна из рупора генератора частично попадает непосредственно в приемный рупор. Другая же ее часть отражается от металлического листа. Меняя расположение листа, мы изменяем разность хода прямой и отраженной волн. Вследствие этого волны либо усиливают, либо ослабляют друг друга в зависимости от того, равна ли разность хода целому числу волн или нечетному числу полуволн.

Можно наблюдать также дифракцию электромагнитных волн.

Вопросы для самопроверки

  1. Передающий и приемный вибраторы Герца расположены взаимно перпендикулярно. Возникнут ли колебания в приемном вибраторе?
  2. Почему технический переменный ток почти не излучает электромагнитных волн?
  3. В опытах с электромагнитными волнами отверстие излучающего рупора закрыли металлическими пластинами, оставив только небольшую щель. После этого звук стал слышен даже при расположении рупоров под углом друг к другу. Почему?

*О модуляции и детектировании колебаний будет рассказано в § 5.10 и 5.11.

Рейтинг@Mail.ru
Рейтинг@Mail.ru