Βασικές ιδιότητες των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων

Το 1865, ο διάσημος αγγλικός φυσικός J. Maxwell, βασισμένος στα αποτελέσματα του έργου του Faraday για τη μελέτη του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, μπόρεσε τετο- θετικά να τεκμηριώσει τη δυνατότητα ύπαρξης τέτοιων πεδίων, ελλείψει ρευμάτων και φορτίων που τα δημιούργησαν. Η διαμόρφωση πεδίου έξω από την πηγή είναι ένα κύμα. Μελετώντας τις ιδιότητες των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, είναι αδύνατο να μην παρατηρήσουμε ένα ενδιαφέρον γεγονός: η ταχύτητα διάδοσης εξαρτάται από το μέσο. Για παράδειγμα, σε κενό είναι περίπου 300 χιλιόμετρα / δευτερόλεπτο. Δεδομένου ότι η τιμή αυτή αντιστοιχεί στην ταχύτητα του φωτός, επέτρεψε στον Maxwell να υποθέσει ότι το φως είναι μία από τις ποικιλίες των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Αργότερα αυτό επιβεβαιώθηκε από τα πειράματα του Hertz. Πριν από την έλευση της θεωρίας του Maxwell, πιστεύεται ότι το ορατό φως, η ακτινοβολία ακτίνων Χ, η υπεριώδης ακτινοβολία, το ραδιόφωνο είναι ανεξάρτητη ακτινοβολία. Στην πραγματικότητα, οι ιδιότητες των κυμάτων εξαρτώνται από το μήκος τους. Το σύνολο του φάσματος χωρίστηκε υπό όρους σε περιοχές, κάθε μία από τις οποίες έχει τις δικές της εκδηλώσεις.

Οι ιδιότητες των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων είναι μοναδικές, καθώς η συνολική τους αλληλεπίδραση με την ύλη εξηγείται αμέσως από δύο συστατικά - μαγνητικά και ηλεκτρικά. Έτσι, σε ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα στο οποίο δεν ασκείται εξωτερική δράση, και τα δύο πεδία ταλαντεύονται στις κατευθύνσεις και τα επίπεδά τους, κάθετα προς την κατεύθυνση διάδοσης του ίδιου του κύματος. Οι βασικές ιδιότητες των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων αντιπροσωπεύονται από μια ποικιλία εκδηλώσεων, ανεξάρτητα από τη φύση της πηγής. Ας εξετάσουμε μερικά από αυτά. Είναι πολύ πιο βολικό να αντιπροσωπεύουμε την πραγματική εμπειρία, έτσι θα χρησιμοποιήσουμε διανοητικά δύο συσκευές - μια γεννήτρια κατευθυνόμενης ακτινοβολίας και ένα δέκτη. Όπως έχει ήδη αναφερθεί, τα αποτελέσματα που λαμβάνονται ισχύουν για κάθε τύπο κύματος. Γνωρίζοντας τις ιδιότητες των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, μπορούν να ελεγχθούν με την επιθυμητή μέθοδο.

Στην καθημερινή ζωή, ο καθένας μας αντιμετωπίζει καθημερινά τον προβληματισμό. Για παράδειγμα, μερικές φορές, προκειμένου ένα κινητό τηλέφωνο να χάσει την επαφή του με έναν σταθμό βάσης, αρκεί να πάει σε ένα δωμάτιο με πυκνούς τοίχους από οπλισμένο σκυρόδεμα ή ακόμα και έναν κανονικό ασανσέρ. Επιστροφή στο πείραμα: αν τοποθετήσετε τη γεννήτρια και το δέκτη σε γωνία μεταξύ τους, το σήμα δεν θα καταγραφεί (πομπός κατεύθυνσης). Αλλά αξίζει να τοποθετήσετε στο σημείο τομής δύο συνθηκών γραμμής (κατευθυντικοί φορείς) μια πλάκα από μέταλλο, καθώς ο δέκτης θα πιάσει την ακτινοβολία, δηλαδή, υπάρχει ανάκλαση. Παρόμοιες ιδιότητες των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων διατυπώνονται στη δήλωση σχετικά με την ισότητα των γωνιών πρόσπτωσης και αντανάκλασης.

Η επόμενη ιδιότητα είναι η διάθλαση. Αν ο δέκτης και ο κατευθυντικός πομπός βρίσκονται σε διαφορετικά ύψη, το σήμα δεν θα πιαστεί. Αλλά αν βάλεις έναν κύβο παραφίνης μεταξύ τους, λειτουργεί όλο το σχέδιο. Αυτό οφείλεται σε μια αλλαγή στην κατεύθυνση της διάδοσης κύματος στο όριο δύο διηλεκτρικών μέσων (παραφίνη και αέρας).

Στη συνέχεια αξίζει να αναφέρουμε την παρέμβαση. Αν τοποθετηθούν δύο μεταλλικές πλάκες σε μικρή απόσταση μεταξύ τους, σχηματίζοντας μια γωνία ελαφρώς μικρότερη από 180 μοίρες, τότε όταν το ραδιοκύμα εκπέμπεται σε αυτά τα φύλλα, ο δέκτης θα αντιληφθεί μια διαφορά στην έντασή τους, ανάλογα με την τοποθέτησή του σε σχέση με τα φύλλα. Ένα πολύ γνωστό παράδειγμα είναι ένα δορυφορικό πιάτο. Είναι το "πιάτο" που ενισχύει το σήμα, συλλέγοντας διάσπαρτα κύματα και συγκεντρώνοντάς τα στον δέκτη.

Μια άλλη γνωστή ιδιότητα είναι η περίθλαση. Εν μέρει, χάρη σε αυτήν, καταφέρνει να χρησιμοποιήσει ραδιοφωνικούς δέκτες. Το πείραμα είναι ως εξής: μεταξύ της γεννήτριας και του δέκτη βάζουμε μια μεταλλική πλάκα, και η απόσταση μεταξύ τους είναι ελάχιστη. Ως αποτέλεσμα, το σήμα απουσιάζει, αφού αντανακλάται από την πίσω πλάκα προς τη γεννήτρια. Αν όμως απλώσετε τη γεννήτρια και τον δέκτη μακριά από την πλάκα, θα εμφανιστεί το σήμα. Αυτό οφείλεται στην ιδιοκτησία των κυμάτων για την κάλυψη των εμποδίων.