विद्युत चुम्बकीय तरंगों के बारे में बुनियादी जानकारी। व्याख्यान विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रसार

विद्युत चुम्बकीय तरंगें अंतरिक्ष और समय में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का प्रसार हैं।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, 1864 में महान अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जे मैक्सवेल द्वारा विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अस्तित्व की सैद्धांतिक रूप से भविष्यवाणी की गई थी। उन्होंने उस समय तक ज्ञात इलेक्ट्रोडायनामिक्स के सभी कानूनों का विश्लेषण किया और उन्हें समय-भिन्न विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों में लागू करने का प्रयास किया। उन्होंने भंवर की अवधारणा को भौतिकी में पेश किया विद्युत क्षेत्रऔर 1831 में फैराडे द्वारा खोजे गए विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के कानून की एक नई व्याख्या प्रस्तावित की: कोई भी परिवर्तन चुंबकीय क्षेत्रआसपास के स्थान में एक भंवर विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है, जिसके बल की रेखाएँ बंद होती हैं।

उन्होंने रिवर्स प्रक्रिया के अस्तित्व के बारे में एक परिकल्पना सामने रखी: एक समय-भिन्न विद्युत क्षेत्र आसपास के अंतरिक्ष में एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। मैक्सवेल ने सबसे पहले गतिकी का वर्णन किया नए रूप मेपदार्थ - विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र, और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की विशेषताओं को इसके स्रोतों - विद्युत आवेशों और धाराओं से जोड़ते हुए समीकरणों (मैक्सवेल के समीकरण) की एक प्रणाली को घटाया। एक विद्युत चुम्बकीय तरंग में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र का पारस्परिक परिवर्तन होता है। चित्र 2 ए, बी विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के पारस्परिक परिवर्तन को दर्शाता है।

चित्र 2 - विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों का पारस्परिक परिवर्तन: क) मैक्सवेल की व्याख्या में विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का नियम; b) मैक्सवेल की परिकल्पना। एक बदलता विद्युत क्षेत्र एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का विद्युत और चुंबकीय में विभाजन संदर्भ प्रणाली की पसंद पर निर्भर करता है। वास्तव में, संदर्भ के एक फ्रेम में आराम करने वाले आवेशों के चारों ओर केवल एक विद्युत क्षेत्र होता है; हालांकि, वही शुल्क संदर्भ के किसी अन्य फ्रेम के सापेक्ष आगे बढ़ेंगे और संदर्भ के इस फ्रेम में बिजली के अलावा एक चुंबकीय क्षेत्र भी उत्पन्न करेंगे। इस प्रकार, मैक्सवेल का सिद्धांत विद्युत और चुंबकीय परिघटनाओं को एक साथ जोड़ता है।

यदि एक वैकल्पिक विद्युत या चुंबकीय क्षेत्र को दोलन आवेशों की सहायता से उत्तेजित किया जाता है, तो विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के पारस्परिक परिवर्तनों का एक क्रम आसपास के अंतरिक्ष में होता है, जो बिंदु से बिंदु तक फैलता है। ये दोनों क्षेत्र भंवर हैं, और वैक्टर हैं और परस्पर लंबवत विमानों में स्थित हैं। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के प्रसार की प्रक्रिया को योजनाबद्ध रूप से चित्र 3 में दिखाया गया है। यह प्रक्रिया, जो समय और स्थान में आवधिक है, एक विद्युत चुम्बकीय तरंग है।

चित्रा 3 - विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र प्रसार की प्रक्रिया

यह परिकल्पना केवल एक सैद्धांतिक धारणा थी जिसकी प्रायोगिक पुष्टि नहीं हुई थी, हालाँकि, इसके आधार पर, मैक्सवेल विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के पारस्परिक परिवर्तनों का वर्णन करने वाले समीकरणों की एक सुसंगत प्रणाली लिखने में कामयाब रहे, अर्थात विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के लिए समीकरणों की एक प्रणाली .

तो, मैक्सवेल के सिद्धांत से कई महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकलते हैं - विद्युत चुम्बकीय तरंगों के मुख्य गुण।

विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं, अर्थात। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र अंतरिक्ष और समय में फैलता है।

प्रकृति में, विद्युत और चुंबकीय घटनाएं एक ही प्रक्रिया के दो पक्षों के रूप में कार्य करती हैं।

दोलन आवेशों द्वारा विद्युत चुम्बकीय तरंगें उत्सर्जित होती हैं। त्वरण की उपस्थिति विद्युत चुम्बकीय तरंगों के विकिरण के लिए मुख्य स्थिति है, अर्थात।

• - चुंबकीय क्षेत्र में कोई भी परिवर्तन आसपास के स्थान में एक भंवर विद्युत क्षेत्र बनाता है (चित्र 2ए)।
• - विद्युत क्षेत्र में कोई भी परिवर्तन आसपास के अंतरिक्ष में एक भंवर चुंबकीय क्षेत्र को उत्तेजित करता है, जिनमें से प्रेरण की रेखाएं वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र की रेखाओं के लंबवत विमान में स्थित होती हैं, और उन्हें कवर करती हैं (चित्र। 2 बी)।

उभरते चुंबकीय क्षेत्र की प्रेरण की रेखाएं वेक्टर के साथ "सही स्क्रू" बनाती हैं। विद्युत चुम्बकीय तरंगें अनुप्रस्थ - सदिश होती हैं और एक दूसरे के लंबवत होती हैं और तरंग प्रसार की दिशा के लंबवत एक तल में स्थित होती हैं (चित्र 4)।

चित्र 4 - अनुप्रस्थ विद्युत चुम्बकीय तरंगें

विद्युत क्षेत्र में आवधिक परिवर्तन (शक्ति वेक्टर ई) एक बदलते चुंबकीय क्षेत्र (प्रेरण वेक्टर बी) उत्पन्न करता है, जो बदले में एक बदलते विद्युत क्षेत्र को उत्पन्न करता है। वैक्टर ई और बी के दोलन परस्पर लंबवत विमानों और तरंग प्रसार रेखा (वेग वेक्टर) के लंबवत होते हैं और किसी भी बिंदु पर चरण में मेल खाते हैं। एक विद्युत चुम्बकीय तरंग में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र की बल रेखाएँ बंद होती हैं। ऐसे क्षेत्रों को भंवर कहा जाता है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगें पदार्थ में परिमित गति से फैलती हैं, और इसने एक बार फिर लघु-श्रेणी सिद्धांत की वैधता की पुष्टि की।

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगों के परिमित प्रसार वेग के बारे में मैक्सवेल का निष्कर्ष उस समय अपनाई गई लंबी दूरी के सिद्धांत के विपरीत था, जिसमें विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के प्रसार वेग को असीम रूप से बड़ा माना गया था। इसलिए, मैक्सवेल के सिद्धांत को शॉर्ट-रेंज थ्योरी कहा जाता है।

ऐसी तरंगें न केवल गैसों, द्रवों और ठोस माध्यमों में बल्कि निर्वात में भी फैल सकती हैं।

निर्वात में विद्युत चुम्बकीय तरंगों की गति с=300000 km/s. निर्वात में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रसार की गति मूलभूत भौतिक स्थिरांकों में से एक है।

एक ढांकता हुआ में एक विद्युत चुम्बकीय तरंग का प्रसार एक पदार्थ के इलेक्ट्रॉनों और आयनों द्वारा विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा का एक निरंतर अवशोषण और पुन: उत्सर्जन है जो तरंग के एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र में मजबूर दोलन करता है। इस मामले में, ढांकता हुआ में तरंग वेग कम हो जाता है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगें ऊर्जा ले जाती हैं। जब तरंगें फैलती हैं, विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा का प्रवाह उत्पन्न होता है। यदि हम एक क्षेत्र S (चित्र 4) को तरंग प्रसार की दिशा के लंबवत उन्मुख करते हैं, तो थोड़े समय में Dt, एक ऊर्जा DWem क्षेत्र के बराबर प्रवाहित होगी

डीडब्ल्यूईएम \u003d (हम + डब्ल्यूएम) एक्सएसडीटी।

एक माध्यम से दूसरे माध्यम में जाने पर तरंग की आवृत्ति नहीं बदलती है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों को पदार्थ द्वारा अवशोषित किया जा सकता है। यह पदार्थ के आवेशित कणों द्वारा ऊर्जा के गुंजयमान अवशोषण के कारण होता है। यदि ढांकता हुआ कणों के दोलनों की प्राकृतिक आवृत्ति विद्युत चुम्बकीय तरंग की आवृत्ति से बहुत भिन्न होती है, तो अवशोषण कमजोर होता है, और माध्यम विद्युत चुम्बकीय तरंग के लिए पारदर्शी हो जाता है।

दो मीडिया के बीच इंटरफ़ेस तक पहुंचना, लहर का हिस्सा परिलक्षित होता है, और भाग दूसरे माध्यम में अपवर्तित होकर गुजरता है। यदि दूसरा माध्यम धातु है, तो जो तरंग दूसरे माध्यम में प्रवेश कर चुकी है, उसका शीघ्र क्षय हो जाता है, और के सबसेऊर्जा (विशेष रूप से कम आवृत्ति कंपन के लिए) पहले माध्यम में परिलक्षित होती है (धातु विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए अपारदर्शी हैं)।

मीडिया में प्रचार, विद्युत चुम्बकीय तरंगें, किसी भी अन्य तरंगों की तरह, मीडिया, फैलाव, अवशोषण, हस्तक्षेप के बीच इंटरफ़ेस पर अपवर्तन और प्रतिबिंब का अनुभव कर सकती हैं; अमानवीय मीडिया में प्रचार करते समय, तरंग विवर्तन, तरंग प्रकीर्णन और अन्य घटनाएं देखी जाती हैं।

यह मैक्सवेल के सिद्धांत का अनुसरण करता है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों को अवशोषित या परावर्तित शरीर पर दबाव डालना चाहिए। विद्युत चुम्बकीय विकिरण के दबाव को इस तथ्य से समझाया जाता है कि तरंग के विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में, पदार्थ में कमजोर धाराएँ उत्पन्न होती हैं, अर्थात् आवेशित कणों की क्रमबद्ध गति। ये धाराएं पदार्थ की मोटाई में निर्देशित तरंग के चुंबकीय क्षेत्र की ओर से एम्पीयर बल से प्रभावित होती हैं। यह बल परिणामी दबाव बनाता है। आमतौर पर विद्युत चुम्बकीय विकिरण का दबाव नगण्य होता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, पूरी तरह से अवशोषित सतह पर पृथ्वी पर आने वाले सौर विकिरण का दबाव लगभग 5 μPa है।

मैक्सवेल के सिद्धांत के निष्कर्ष की पुष्टि करने वाले पिंडों को प्रतिबिंबित करने और अवशोषित करने पर विकिरण के दबाव को निर्धारित करने के लिए पहला प्रयोग मास्को विश्वविद्यालय के उत्कृष्ट भौतिक विज्ञानी पी.एन. 1900 में लेबेडेव। इस तरह के एक छोटे से प्रभाव की खोज के लिए उन्हें एक प्रयोग स्थापित करने और संचालित करने में असाधारण सरलता और कौशल की आवश्यकता थी। 1900 में उन्होंने ठोस पदार्थों पर और 1910 में गैसों पर हल्के दबाव को मापने में सफलता प्राप्त की। पीआई का मुख्य भाग। लेबेदेव, प्रकाश के दबाव को मापने के लिए, एक खाली बर्तन के अंदर एक लोचदार धागे (चित्र 5) पर निलंबित 5 मिमी व्यास के प्रकाश डिस्क थे।

चित्रा 5 - प्रयोग पी.आई. लेबेडेव

डिस्क विभिन्न धातुओं से बने थे और प्रयोगों के दौरान इन्हें बदला जा सकता था। एक मजबूत विद्युत चाप से प्रकाश डिस्क पर निर्देशित किया गया था। डिस्क पर प्रकाश की क्रिया के परिणामस्वरूप, धागा मुड़ गया और डिस्क विक्षेपित हो गई। पीआई के प्रयोगों के परिणाम। लेबेडेव मैक्सवेल के विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत के साथ पूरी तरह से संगत थे और इसके अनुमोदन के लिए बहुत महत्वपूर्ण थे।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के दबाव का अस्तित्व हमें यह निष्कर्ष निकालने की अनुमति देता है कि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में यांत्रिक आवेग निहित है। एक इकाई आयतन में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के द्रव्यमान और ऊर्जा के बीच यह संबंध प्रकृति का एक सार्वभौमिक नियम है। सापेक्षता के विशेष सिद्धांत के अनुसार, यह किसी भी पिंड के लिए सही है, चाहे उनकी प्रकृति और आंतरिक संरचना कुछ भी हो।

चूँकि प्रकाश तरंग का दबाव बहुत कम होता है, यह उस घटना में महत्वपूर्ण भूमिका नहीं निभाता है जिसका हम रोजमर्रा के जीवन में सामना करते हैं। लेकिन पैमाने के विपरीत लौकिक और सूक्ष्म प्रणालियों में, इस प्रभाव की भूमिका तेजी से बढ़ जाती है। हाँ, गुरुत्वाकर्षण आकर्षण बाहरी परतेंकेंद्र की ओर प्रत्येक तारे का पदार्थ एक बल द्वारा संतुलित होता है, जिसमें एक महत्वपूर्ण योगदान तारे की गहराई से बाहर की ओर आने वाले प्रकाश के दबाव द्वारा किया जाता है। सूक्ष्म जगत में, प्रकाश का दबाव प्रकट होता है, उदाहरण के लिए, परमाणु की हल्की पुनरावृत्ति की घटना में। यह एक उत्तेजित परमाणु द्वारा अनुभव किया जाता है जब वह प्रकाश उत्सर्जित करता है।

प्रकाश दबाव खगोलीय घटना में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, विशेष रूप से धूमकेतु की पूंछ, तारे आदि के निर्माण में। प्रकाश का दबाव उन जगहों पर एक महत्वपूर्ण मूल्य तक पहुँच जाता है जहाँ शक्तिशाली क्वांटम प्रकाश जनरेटर (लेजर) का विकिरण केंद्रित होता है। इस प्रकार, एक पतली धातु की प्लेट की सतह पर केंद्रित लेजर विकिरण का दबाव इसके टूटने का कारण बन सकता है, अर्थात प्लेट में छेद का आभास होता है। इस प्रकार, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में भौतिक पिंडों की सभी विशेषताएं हैं - ऊर्जा, परिमित प्रसार वेग, संवेग, द्रव्यमान। इससे पता चलता है कि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र पदार्थ के अस्तित्व के रूपों में से एक है।

जब तक हमारा ब्रह्मांड रहता है तब तक विद्युत चुम्बकीय विकिरण मौजूद रहता है। यह खेला प्रमुख भूमिकापृथ्वी पर जीवन के विकास के दौरान। वास्तव में, यह अंतरिक्ष में फैलने वाले विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की स्थिति का एक गड़बड़ी है।

विद्युत चुम्बकीय विकिरण के लक्षण

किसी भी विद्युत चुम्बकीय तरंग को तीन विशेषताओं का उपयोग करके वर्णित किया जाता है।

1. आवृत्ति।

2. ध्रुवीकरण।

ध्रुवीकरण- मुख्य तरंग विशेषताओं में से एक। विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अनुप्रस्थ अनिसोट्रॉपी का वर्णन करता है। जब सभी तरंग दोलन एक ही तल में होते हैं तो विकिरण को ध्रुवीकृत माना जाता है।

यह घटना व्यवहार में सक्रिय रूप से उपयोग की जाती है। उदाहरण के लिए, सिनेमा में 3डी फिल्में दिखाते समय।

ध्रुवीकरण की मदद से, आईमैक्स चश्मा छवि को अलग करते हैं, जो अलग-अलग आंखों के लिए है।

आवृत्तिएक सेकंड में प्रेक्षक (इस मामले में, डिटेक्टर) से गुजरने वाली तरंगों की संख्या है। हर्ट्ज़ में मापा जाता है।

वेवलेंथके बीच की विशिष्ट दूरी है निकटतम अंकविद्युत चुम्बकीय विकिरण, जिनमें से दोलन एक चरण में होते हैं।

विद्युत चुम्बकीय विकिरण लगभग किसी भी माध्यम में फैल सकता है: घने पदार्थ से निर्वात तक।

निर्वात में संचरण की गति 300 हजार किमी प्रति सेकंड होती है।

दिलचस्प दृश्यहे EM तरंगों की प्रकृति और गुणों के बारे में, नीचे दिया गया वीडियो देखें:

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रकार

सभी विद्युत चुम्बकीय विकिरण आवृत्ति से विभाजित होते हैं।

1. रेडियो तरंगें।शॉर्ट, अल्ट्रा-शॉर्ट, एक्स्ट्रा-लॉन्ग, लॉन्ग, मीडियम हैं।

रेडियो तरंगों की लंबाई 10 किमी से 1 मिमी और 30 kHz से 300 GHz तक होती है।

उनके स्रोत मानवीय गतिविधियाँ और विभिन्न प्राकृतिक दोनों हो सकते हैं वायुमंडलीय घटनाएं.

2. . तरंग दैर्ध्य 1mm - 780nm के भीतर है, और 429 THz तक पहुंच सकता है। इन्फ्रारेड रेडिएशन को थर्मल रेडिएशन भी कहा जाता है। हमारे ग्रह पर सभी जीवन का आधार।

3. दर्शनीय प्रकाश।लंबाई 400 - 760/780 एनएम। तदनुसार, यह 790-385 THz के बीच उतार-चढ़ाव करता है। इसमें विकिरण का संपूर्ण स्पेक्ट्रम शामिल है जिसे मानव आंखों द्वारा देखा जा सकता है।

4. . इन्फ्रारेड विकिरण की तुलना में तरंग दैर्ध्य कम होता है।

यह 10 एनएम तक पहुंच सकता है। ऐसी तरंगें बहुत बड़ी होती हैं - लगभग 3x10 ^ 16 हर्ट्ज।

5. एक्स-रे. तरंगें 6x10 ^ 19 हर्ट्ज, और लंबाई लगभग 10 एनएम - 5 बजे है।

6. गामा तरंगें।इसमें कोई भी विकिरण शामिल है, जो एक्स-रे से अधिक है, और लंबाई कम है। ऐसी विद्युत चुम्बकीय तरंगों का स्रोत लौकिक, परमाणु प्रक्रियाएँ हैं।

आवेदन की गुंजाइश

19वीं शताब्दी के अंत के बाद से, सभी मानव प्रगति को इससे जोड़ा गया है व्यावहारिक अनुप्रयोगविद्युतचुम्बकीय तरंगें।

उल्लेख करने योग्य पहली बात रेडियो संचार है। उसने लोगों के लिए संवाद करना संभव बनाया, भले ही वे एक-दूसरे से दूर हों।

उपग्रह प्रसारण, दूरसंचार आदिम रेडियो संचार का एक और विकास है।

यह ऐसी प्रौद्योगिकियां हैं जिन्होंने सूचना छवि को आकार दिया है आधुनिक समाज.

विद्युत चुम्बकीय विकिरण के स्रोतों को बड़ी औद्योगिक सुविधाओं के साथ-साथ विभिन्न विद्युत लाइनों के रूप में माना जाना चाहिए।

सैन्य मामलों (रडार, जटिल विद्युत उपकरणों) में विद्युत चुम्बकीय तरंगों का सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। साथ ही इनके प्रयोग के बिना दवाई भी नहीं चलती है। कई बीमारियों के इलाज के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है अवरक्त विकिरण.

एक्स-रे किसी व्यक्ति के आंतरिक ऊतकों को हुए नुकसान की पहचान करने में मदद करते हैं।

लेजर की मदद से ऐसे कई ऑपरेशन किए जाते हैं जिनमें गहनों की सटीकता की आवश्यकता होती है।

में विद्युत चुम्बकीय विकिरण का महत्व व्यावहारिक जीवनकिसी व्यक्ति को कम आंकना कठिन है।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के बारे में सोवियत वीडियो:

मनुष्यों पर संभावित नकारात्मक प्रभाव

उनकी उपयोगिता के बावजूद, विद्युत चुम्बकीय विकिरण के मजबूत स्रोत निम्नलिखित लक्षण पैदा कर सकते हैं:

थकान;

सिर दर्द;

जी मिचलाना।

कुछ प्रकार की तरंगों के अत्यधिक संपर्क में आने से नुकसान होता है आंतरिक अंग, केंद्रीय तंत्रिका तंत्र, दिमाग। मानव मानस में परिवर्तन संभव है।

किसी व्यक्ति पर EM तरंगों के प्रभाव के बारे में एक दिलचस्प वीडियो:

ऐसे परिणामों से बचने के लिए, दुनिया के लगभग सभी देशों में विद्युत चुम्बकीय सुरक्षा को नियंत्रित करने वाले मानक हैं। प्रत्येक प्रकार के विकिरण के अपने नियामक दस्तावेज (स्वच्छ मानक, विकिरण सुरक्षा मानक) होते हैं। मनुष्यों पर विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रभाव को पूरी तरह से समझा नहीं गया है, इसलिए डब्ल्यूएचओ उनके प्रभाव को कम करने की सिफारिश करता है।

1864 में जे। मैक्सवेल ने विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का सिद्धांत बनाया, जिसके अनुसार विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र एक पूरे के परस्पर घटकों के रूप में मौजूद हैं - विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र। एक अंतरिक्ष में जहां एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र होता है, एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र उत्साहित होता है, और इसके विपरीत।

विद्युत चुम्बकीय- निरंतर पारस्परिक परिवर्तन से जुड़े विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की उपस्थिति की विशेषता वाले पदार्थों में से एक।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र अंतरिक्ष में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के रूप में फैलता है। तनाव वेक्टर उतार-चढ़ाव इऔर चुंबकीय प्रेरण वेक्टर बीतरंग प्रसार (वेग वेक्टर) की दिशा में परस्पर लंबवत विमानों और लंबवत में होते हैं।

इन तरंगों को दोलन आवेशित कणों द्वारा उत्सर्जित किया जाता है, जो एक ही समय में चालक में त्वरण के साथ चलते हैं। जब एक कंडक्टर में चार्ज चलता है, तो एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र बनाया जाता है, जो एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है, और बाद में, चार्ज से अधिक दूरी पर पहले से ही एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र का कारण बनता है, और इसी तरह।

समय के साथ अंतरिक्ष में फैलने वाले विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र को कहा जाता है विद्युत चुम्बकीय तरंग.

विद्युत चुम्बकीय तरंगें निर्वात या किसी अन्य पदार्थ में फैल सकती हैं। विद्युत चुम्बकीय तरंगें निर्वात में प्रकाश की गति से चलती हैं c=3 10 8 मी/से. पदार्थ में, विद्युत चुम्बकीय तरंग की गति निर्वात की तुलना में कम होती है। एक विद्युत चुम्बकीय तरंग ऊर्जा वहन करती है।

एक विद्युत चुम्बकीय तरंग में निम्नलिखित मूल गुण होते हैं:एक सीधी रेखा में फैलता है, यह अपवर्तक, परावर्तित करने में सक्षम है, इसमें विवर्तन, हस्तक्षेप, ध्रुवीकरण की घटनाएं हैं। ये सभी गुण हैं प्रकाश तरंगोंविद्युत चुम्बकीय विकिरण के पैमाने में तरंग दैर्ध्य की इसी श्रेणी पर कब्जा कर रहा है।

हम जानते हैं कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों की लंबाई बहुत भिन्न होती है। विभिन्न विकिरणों की तरंग दैर्ध्य और आवृत्तियों को इंगित करने वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगों के पैमाने को देखते हुए, हम 7 श्रेणियों में अंतर करते हैं: कम आवृत्ति विकिरण, रेडियो विकिरण, अवरक्त किरणें, दृश्य प्रकाश, पराबैंगनी किरणें, एक्स-किरणें और गामा किरणें।

• कम आवृत्ति तरंगें . विकिरण स्रोत: उच्च आवृत्ति धाराएं, अल्टरनेटर, विद्युत मशीनें। उनका उपयोग विद्युत उद्योग में धातुओं को पिघलाने और सख्त करने, स्थायी चुम्बकों के निर्माण के लिए किया जाता है।
• रेडियो तरंगें रेडियो और टेलीविजन स्टेशनों के एंटेना में होते हैं, मोबाइल फोन, रडार, आदि। इनका उपयोग रेडियो संचार, टेलीविजन और रडार में किया जाता है।
• अवरक्त तरंगें सभी गर्म पिंड विकीर्ण करते हैं। आवेदन: पिघलने, काटने, दुर्दम्य धातुओं की लेजर वेल्डिंग, कोहरे और अंधेरे में तस्वीरें खींचना, लकड़ी, फल और जामुन को सुखाना, नाइट विजन डिवाइस।
• दृश्यमान विकिरण। स्रोत - सूर्य, विद्युत एवं प्रतिदीप्त लैम्प, विद्युत चाप, लेसर। अनुप्रयोग: प्रकाश, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव, होलोग्राफी।
• पराबैंगनी विकिरण . स्रोत: सूर्य, अंतरिक्ष, गैस-निर्वहन (क्वार्ट्ज) लैंप, लेजर। यह रोगजनक बैक्टीरिया को मार सकता है। इसका उपयोग जीवित जीवों को सख्त करने के लिए किया जाता है।
• एक्स-रे विकिरण .

तरंग प्रक्रियाओं के कई पैटर्न प्रकृति में सार्वभौमिक हैं और विभिन्न प्रकृति की तरंगों के लिए समान रूप से मान्य हैं: एक लोचदार माध्यम में यांत्रिक तरंगें, पानी की सतह पर तरंगें, एक तनी हुई डोरी में, आदि। विद्युत चुम्बकीय तरंगें, जो प्रसार की प्रक्रिया हैं विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र दोलन कोई अपवाद नहीं हैं। लेकिन अन्य प्रकार की तरंगों के विपरीत, जो किसी भौतिक माध्यम में फैलती हैं, विद्युत चुम्बकीय तरंगें निर्वात में फैल सकती हैं: विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के प्रसार के लिए किसी भौतिक माध्यम की आवश्यकता नहीं होती है। हालाँकि, विद्युत चुम्बकीय तरंगें न केवल निर्वात में, बल्कि पदार्थ में भी मौजूद हो सकती हैं।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों की भविष्यवाणी।इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगों के अस्तित्व का सैद्धांतिक रूप से मैक्सवेल द्वारा विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का वर्णन करने वाले समीकरणों की प्रस्तावित प्रणाली के विश्लेषण के परिणामस्वरूप भविष्यवाणी की गई थी। मैक्सवेल ने दिखाया कि निर्वात में एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र स्रोतों - आवेशों और धाराओं की अनुपस्थिति में भी मौजूद हो सकता है। स्रोतों के बिना एक क्षेत्र में एक परिमित गति सेमी / एस पर प्रसारित तरंगों का रूप होता है, जिसमें अंतरिक्ष में प्रत्येक बिंदु पर समय के प्रत्येक क्षण में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र के वैक्टर एक दूसरे के लिए लंबवत होते हैं और तरंग की दिशा के लंबवत होते हैं। प्रसार।

प्रायोगिक रूप से, मैक्सवेल की मृत्यु के 10 साल बाद ही हर्ट्ज़ द्वारा विद्युत चुम्बकीय तरंगों की खोज और अध्ययन किया गया था।

खुला थरथानेवाला।यह समझने के लिए कि प्रयोगात्मक रूप से विद्युत चुम्बकीय तरंगों को कैसे प्राप्त किया जा सकता है, आइए हम एक "ओपन" ऑसिलेटरी सर्किट पर विचार करें, जिसमें कैपेसिटर प्लेट्स को अलग किया जाता है (चित्र। 176) और इसलिए विद्युत क्षेत्र अंतरिक्ष के एक बड़े क्षेत्र पर कब्जा कर लेता है। प्लेटों के बीच की दूरी में वृद्धि के साथ, संधारित्र की धारिता C कम हो जाती है और, थॉमसन सूत्र के अनुसार, प्राकृतिक दोलनों की आवृत्ति बढ़ जाती है। यदि हम प्रेरक को तार के टुकड़े से भी बदल दें, तो प्रेरकत्व कम हो जाएगा और प्राकृतिक आवृत्ति और भी अधिक बढ़ जाएगी। इस मामले में, न केवल विद्युत, बल्कि चुंबकीय क्षेत्र भी, जो पहले कॉइल के अंदर संलग्न था, अब इस तार को कवर करने वाले स्थान के एक बड़े क्षेत्र पर कब्जा कर लेगा।

सर्किट में दोलनों की आवृत्ति में वृद्धि, साथ ही साथ इसके रैखिक आयामों में वृद्धि, इस तथ्य की ओर ले जाती है कि प्राकृतिक की अवधि

पूरे सर्किट के साथ विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के प्रसार समय के साथ दोलन तुलनीय हो जाते हैं। इसका मतलब यह है कि ऐसे खुले सर्किट में प्राकृतिक विद्युत चुम्बकीय दोलनों की प्रक्रिया को अर्ध-स्थिर नहीं माना जा सकता है।

चावल। 176. ऑसिलेटरी सर्किट से ओपन वाइब्रेटर में संक्रमण

एक ही समय में इसके अलग-अलग स्थानों में करंट की ताकत अलग-अलग होती है: सर्किट के सिरों पर यह हमेशा शून्य होता है, और बीच में (जहां कॉइल हुआ करता था) यह अधिकतम आयाम के साथ दोलन करता है।

सीमित मामले में, जब ऑसिलेटरी सर्किट बस एक सीधे तार खंड में बदल जाता है, सर्किट के साथ वर्तमान वितरण किसी बिंदु पर अंजीर में दिखाया गया है। 177ए। जिस समय ऐसे वाइब्रेटर में करंट की ताकत अधिकतम होती है, उसे कवर करने वाला चुंबकीय क्षेत्र भी अधिकतम तक पहुंच जाता है, और वाइब्रेटर के पास कोई विद्युत क्षेत्र नहीं होता है। एक चौथाई अवधि के बाद, वर्तमान ताकत गायब हो जाती है, और इसके साथ कंपन के पास चुंबकीय क्षेत्र; विद्युत आवेश वाइब्रेटर के सिरों के पास केंद्रित होते हैं, और उनका वितरण चित्र में दिखाए गए रूप में होता है। 1776. इस समय वाइब्रेटर के पास विद्युत क्षेत्र अधिकतम होता है।

चावल। 177. वर्तमान ताकत के एक खुले वाइब्रेटर के साथ वितरण जब यह अधिकतम (ए) है, और अवधि के एक चौथाई के बाद शुल्क का वितरण (बी)

चार्ज और करंट के ये दोलन, यानी, एक खुले वाइब्रेटर में विद्युत चुम्बकीय दोलन, यांत्रिक दोलनों के समान होते हैं जो एक ऑसिलेटर स्प्रिंग में हो सकते हैं यदि इससे जुड़े बड़े पैमाने पर शरीर को हटा दिया जाता है। इस मामले में, वसंत के अलग-अलग हिस्सों के द्रव्यमान को ध्यान में रखना और इसे एक वितरित प्रणाली के रूप में विचार करना आवश्यक है, जिसमें प्रत्येक तत्व में लोचदार और निष्क्रिय दोनों गुण होते हैं। एक खुले इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वाइब्रेटर के मामले में, इसके प्रत्येक तत्व में एक साथ इंडक्शन और कैपेसिटेंस दोनों होते हैं।

वाइब्रेटर के विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र।एक खुले वाइब्रेटर में दोलनों की गैर-अर्ध-स्थिर प्रकृति इस तथ्य की ओर ले जाती है कि वाइब्रेटर से एक निश्चित दूरी पर इसके अलग-अलग वर्गों द्वारा बनाए गए क्षेत्र अब एक दूसरे को क्षतिपूर्ति नहीं करते हैं, जैसा कि "बंद" ऑसिलेटरी सर्किट के मामले में होता है गांठ वाले पैरामीटर, जहां दोलन अर्ध-स्थिर होते हैं, विद्युत क्षेत्र पूरी तरह से संधारित्र के अंदर केंद्रित होता है, और चुंबकीय - कुंडल के अंदर। विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के इस तरह के स्थानिक पृथक्करण के कारण, वे सीधे एक दूसरे से संबंधित नहीं होते हैं: उनका पारस्परिक परिवर्तन केवल वर्तमान - सर्किट के साथ चार्ज ट्रांसफर के कारण होता है।

एक खुले थरथानेवाला में, जहां बिजली और चुंबकीय क्षेत्र अंतरिक्ष में ओवरलैप करते हैं, उनका परस्पर प्रभाव होता है: एक बदलते चुंबकीय क्षेत्र एक भंवर विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है, और एक बदलते विद्युत क्षेत्र एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। नतीजतन, इस तरह के "आत्मनिर्भर" और प्रचार में अस्तित्व मुक्त स्थानवाइब्रेटर से काफी दूरी पर क्षेत्र। यह वाइब्रेटर द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं।

हर्ट्ज़ के प्रयोग।वाइब्रेटर, जिसकी मदद से 1888 में जी। हर्ट्ज़ पहली बार प्रायोगिक रूप से विद्युत चुम्बकीय तरंगें प्राप्त करने वाला था, बीच में एक छोटे से वायु अंतराल के साथ एक सीधा कंडक्टर था (चित्र। 178a)। इस अंतर के लिए धन्यवाद, वाइब्रेटर के दो हिस्सों में महत्वपूर्ण शुल्क लगाया जा सकता है। जब संभावित अंतर एक निश्चित सीमा मान पर पहुंच गया, तो हवा के अंतराल में एक ब्रेकडाउन हुआ (एक चिंगारी उछली) और विद्युत आवेश आयनित हवा के माध्यम से वाइब्रेटर के एक आधे हिस्से से दूसरे तक प्रवाहित हो सकते हैं। एक खुले सर्किट में, विद्युत चुम्बकीय दोलन उत्पन्न हुए। तीव्र-प्रत्यावर्ती धाराओं के लिए केवल वाइब्रेटर में मौजूद होने और शक्ति स्रोत के माध्यम से बंद न होने के लिए, वाइब्रेटर और स्रोत के बीच चोक जुड़े हुए थे (चित्र देखें। 178ए)।

चावल। 178. हर्ट्ज वाइब्रेटर

वाइब्रेटर में उच्च-आवृत्ति कंपन तब तक मौजूद रहता है जब तक स्पार्क अपने हिस्सों के बीच के अंतर को बंद कर देता है। वाइब्रेटर में इस तरह के दोलनों का अवमंदन मुख्य रूप से प्रतिरोध पर जूल के नुकसान के कारण नहीं होता है (जैसा कि एक बंद ऑसिलेटरी सर्किट में होता है), लेकिन विद्युत चुम्बकीय तरंगों के विकिरण के कारण होता है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों का पता लगाने के लिए, हर्ट्ज़ ने एक दूसरे (प्राप्त करने वाले) वाइब्रेटर (चित्र। 1786) का उपयोग किया। उत्सर्जक से आने वाली तरंग के एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत, वाइब्रेटर प्राप्त करने वाले इलेक्ट्रॉन मजबूर दोलन करते हैं, अर्थात वाइब्रेटर में तेजी से प्रत्यावर्ती धारा उत्तेजित होती है। यदि प्राप्त करने वाले वाइब्रेटर के आयाम उत्सर्जक के समान हैं, तो उनमें प्राकृतिक विद्युत चुम्बकीय दोलनों की आवृत्तियाँ मेल खाती हैं और प्राप्त वाइब्रेटर में मजबूर दोलन अनुनाद के कारण ध्यान देने योग्य मान तक पहुँच जाते हैं। हर्ट्ज़ द्वारा इन दोलनों का पता वाइब्रेटर के बीच में एक सूक्ष्म अंतराल में एक चिंगारी के पारित होने या वाइब्रेटर के हिस्सों के बीच जुड़े लघु गैस-डिस्चार्ज ट्यूब जी की चमक से लगाया गया था।

हर्ट्ज़ ने न केवल प्रयोगात्मक रूप से विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अस्तित्व को सिद्ध किया, बल्कि पहली बार उनके गुणों का अध्ययन करना शुरू किया - अवशोषण और अपवर्तन विभिन्न वातावरण, धातु की सतहों से परावर्तन आदि। प्रयोगात्मक रूप से, विद्युत चुम्बकीय तरंगों की गति को मापना भी संभव था, जो निकला समान गतिस्वेता।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों की गति का संयोग उनकी खोज से बहुत पहले मापी गई प्रकाश की गति के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंगों के साथ प्रकाश की पहचान करने और प्रकाश के विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत बनाने के लिए प्रारंभिक बिंदु के रूप में कार्य करता है।

एक विद्युत चुम्बकीय तरंग इस अर्थ में क्षेत्रों के स्रोतों के बिना मौजूद है कि इसके उत्सर्जन के बाद, तरंग का विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र स्रोत से जुड़ा नहीं है। इस तरह, एक विद्युत चुम्बकीय तरंग स्थिर विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र से भिन्न होती है, जो स्रोत से अलगाव में मौजूद नहीं होती है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के विकिरण का तंत्र।विद्युत चुम्बकीय तरंगों का विकिरण विद्युत आवेशों के त्वरित संचलन के साथ होता है। जे. थॉमसन द्वारा प्रस्तावित निम्नलिखित सरल तर्क का उपयोग करके यह समझना संभव है कि एक बिंदु आवेश के रेडियल कूलम्ब क्षेत्र से तरंग का अनुप्रस्थ विद्युत क्षेत्र कैसे उत्पन्न होता है।

चावल। 179. एक स्थिर बिंदु आवेश का क्षेत्र

एक बिंदु आवेश द्वारा निर्मित विद्युत क्षेत्र पर विचार करें। यदि आवेश विराम में है, तो इसके विद्युत क्षेत्र को आवेश से निकलने वाली बल की रेडियल रेखाओं द्वारा दर्शाया जाता है (चित्र 179)। कुछ की कार्रवाई के तहत चार्ज के समय चलो बाहरी बलएक त्वरण के साथ चलना शुरू कर देता है, और थोड़ी देर के बाद इस बल की क्रिया बंद हो जाती है, ताकि आवेश एक गति के साथ समान रूप से आगे बढ़े, आवेश की गति का ग्राफ चित्र में दिखाया गया है। 180.

लंबे समय के बाद, इस आवेश द्वारा निर्मित विद्युत क्षेत्र की रेखाओं की एक तस्वीर की कल्पना करें। चूँकि विद्युत क्षेत्र प्रकाश c की गति से फैलता है,

तब आवेश की गति के कारण विद्युत क्षेत्र में परिवर्तन त्रिज्या के गोले के बाहर पड़े बिंदुओं तक नहीं पहुँच सका: इस गोले के बाहर, क्षेत्र वैसा ही है जैसा स्थिर आवेश के साथ था (चित्र। 181)। इस क्षेत्र की ताकत (गाऊसी प्रणाली की इकाइयों में) के बराबर है

समय के साथ समय के साथ आवेश की त्वरित गति के कारण विद्युत क्षेत्र में संपूर्ण परिवर्तन मोटाई की एक पतली गोलाकार परत के अंदर होता है, जिसकी बाहरी त्रिज्या बराबर होती है और आंतरिक एक - यह अंजीर में दिखाया गया है। 181. त्रिज्या के गोले के अंदर, विद्युत क्षेत्र समान रूप से गतिमान आवेश का क्षेत्र है।

चावल। 180. चार्ज रेट ग्राफ

चावल। 181. अंजीर में ग्राफ के अनुसार चलने वाले आवेश के विद्युत क्षेत्र की शक्ति की रेखाएँ। 180

चावल। 182. त्वरित गतिमान आवेश के विकिरण क्षेत्र की तीव्रता के सूत्र की व्युत्पत्ति

यदि आवेश की गति प्रकाश c की गति से बहुत कम है, तो समय के क्षण में यह क्षेत्र शुरुआत से कुछ दूरी पर स्थित एक स्थिर बिंदु आवेश के क्षेत्र के साथ मेल खाता है (चित्र। 181): एक का क्षेत्र एक स्थिर गति से धीरे-धीरे चलने वाला चार्ज इसके साथ चलता है, और समय के साथ चार्ज द्वारा तय की गई दूरी, जैसा कि अंजीर में देखा जा सकता है। 180, को बराबर माना जा सकता है यदि r»t।

बल की रेखाओं की निरंतरता को देखते हुए, गोलाकार परत के अंदर विद्युत क्षेत्र की तस्वीर को खोजना आसान है। ऐसा करने के लिए, आपको बल की संबंधित रेडियल रेखाओं (चित्र। 181) को जोड़ने की आवश्यकता है। आवेश की त्वरित गति के कारण बल की रेखाओं में किंक एक गति c पर आवेश से "भाग जाता है"। बीच बल की रेखाओं में एक गुत्थी

गोले, यह हमारे लिए रुचि का विकिरण क्षेत्र है, गति c पर प्रचार करता है।

विकिरण क्षेत्र को खोजने के लिए, तीव्रता की रेखाओं में से एक पर विचार करें, जो आवेश की गति की दिशा के साथ एक निश्चित कोण बनाती है (चित्र 182)। हम ब्रेक ई में विद्युत क्षेत्र की ताकत के वेक्टर को दो घटकों में विघटित करते हैं: रेडियल और अनुप्रस्थ। रेडियल घटक इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र की ताकत है जो चार्ज द्वारा उससे कुछ दूरी पर बनाया गया है:

अनुप्रस्थ घटक त्वरित गति के दौरान आवेश द्वारा उत्सर्जित तरंग में विद्युत क्षेत्र की शक्ति है। चूँकि यह तरंग त्रिज्या के साथ चलती है, वेक्टर तरंग प्रसार की दिशा के लंबवत है। अंजीर से। 182 यह दर्शाता है

यहाँ (2) से प्रतिस्थापित करने पर, हम पाते हैं

यह मानते हुए कि एक अनुपात त्वरण a है, जिसके साथ आवेश समय अंतराल के दौरान 0 से स्थानांतरित होता है, हम इस अभिव्यक्ति को रूप में फिर से लिखते हैं

सबसे पहले, हम इस तथ्य पर ध्यान देते हैं कि इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र की ताकत के विपरीत, तरंग के विद्युत क्षेत्र की ताकत केंद्र से दूरी के विपरीत घट जाती है, जो दूरी पर इस तरह की निर्भरता के समानुपाती होती है, और उम्मीद की जानी चाहिए अगर हम ऊर्जा के संरक्षण के कानून को ध्यान में रखते हैं। चूँकि किसी तरंग के शून्य में संचरित होने पर ऊर्जा का कोई अवशोषण नहीं होता है, इसलिए किसी भी त्रिज्या के गोले से गुजरने वाली ऊर्जा की मात्रा समान होती है। चूँकि एक गोले का सतह क्षेत्र उसकी त्रिज्या के वर्ग के समानुपाती होता है, इसलिए इसकी सतह की एक इकाई के माध्यम से ऊर्जा का प्रवाह त्रिज्या के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होना चाहिए। यह देखते हुए कि तरंग के विद्युत क्षेत्र का ऊर्जा घनत्व बराबर है, हम यह निष्कर्ष निकालते हैं

इसके अलावा, हम ध्यान दें कि समय के समय सूत्र (4) में तरंग की क्षेत्र शक्ति आवेश के त्वरण पर निर्भर करती है और समय के क्षण में तरंग एक समय के बाद दूरी पर स्थित बिंदु तक पहुंच जाती है। के बराबर

दोलन आवेश का विकिरण।आइए अब हम यह मान लें कि आवेश हर समय एक सीधी रेखा में उत्पत्ति के पास कुछ चर त्वरण के साथ चलता है, उदाहरण के लिए, यह हार्मोनिक दोलन करता है। जब तक यह है, यह लगातार विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन करेगा। निर्देशांक की उत्पत्ति से कुछ दूरी पर स्थित एक बिंदु पर तरंग की विद्युत क्षेत्र की ताकत अभी भी सूत्र (4) द्वारा निर्धारित की जाती है, और समय का क्षेत्र पहले के क्षण में आवेश के त्वरण पर निर्भर करता है

आवेश की गति को एक निश्चित आयाम A और आवृत्ति w के साथ मूल के पास एक हार्मोनिक दोलन होने दें:

इस तरह के आंदोलन के दौरान चार्ज का त्वरण अभिव्यक्ति द्वारा दिया जाता है

आवेश त्वरण को सूत्र (5) में प्रतिस्थापित करते हुए, हम प्राप्त करते हैं

ऐसी तरंग के पारित होने के दौरान किसी भी बिंदु पर विद्युत क्षेत्र में परिवर्तन एक आवृत्ति के साथ एक हार्मोनिक दोलन है, अर्थात, एक आवेशित चार्ज एक मोनोक्रोमैटिक तरंग को विकीर्ण करता है। निस्संदेह, सूत्र (8) आवेश दोलनों A के आयाम से अधिक दूरी पर मान्य है।

एक विद्युत चुम्बकीय तरंग की ऊर्जा।एक आवेश द्वारा उत्सर्जित एकवर्णीय तरंग के विद्युत क्षेत्र का ऊर्जा घनत्व सूत्र (8) का उपयोग करके पाया जा सकता है:

ऊर्जा घनत्व चार्ज दोलन आयाम के वर्ग और आवृत्ति की चौथी शक्ति के समानुपाती होता है।

कोई भी उतार-चढ़ाव ऊर्जा के आवधिक संक्रमण के साथ एक रूप से दूसरे रूप में और इसके विपरीत जुड़ा हुआ है। उदाहरण के लिए, एक यांत्रिक थरथरानवाला के दोलन गतिज ऊर्जा के पारस्परिक परिवर्तन और लोचदार विरूपण की संभावित ऊर्जा के साथ होते हैं। एक सर्किट में विद्युत चुम्बकीय दोलनों का अध्ययन करते समय, हमने देखा कि एक यांत्रिक दोलक की संभावित ऊर्जा का एनालॉग संधारित्र में विद्युत क्षेत्र की ऊर्जा है, और गतिज ऊर्जा का एनालॉग कॉइल के चुंबकीय क्षेत्र की ऊर्जा है। यह सादृश्य न केवल स्थानीयकृत दोलनों के लिए, बल्कि तरंग प्रक्रियाओं के लिए भी मान्य है।

एक लोचदार माध्यम में यात्रा करने वाली एक मोनोक्रोमैटिक तरंग में, प्रत्येक बिंदु पर गतिज और संभावित ऊर्जा घनत्व एक दोगुनी आवृत्ति के साथ हार्मोनिक दोलन करते हैं, और इस तरह से कि उनके मूल्य किसी भी समय मेल खाते हैं। यह एक यात्रा मोनोक्रोमैटिक विद्युत चुम्बकीय तरंग में समान है: विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की ऊर्जा घनत्व, एक आवृत्ति के साथ एक हार्मोनिक दोलन बनाते हुए, किसी भी समय हर बिंदु पर एक दूसरे के बराबर होते हैं।

चुंबकीय क्षेत्र ऊर्जा घनत्व प्रेरण बी के संदर्भ में निम्नानुसार व्यक्त किया गया है:

एक यात्रा विद्युत चुम्बकीय तरंग में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की ऊर्जा घनत्व की तुलना करते हुए, हम आश्वस्त हैं कि इस तरह की लहर में चुंबकीय क्षेत्र का प्रेरण विद्युत क्षेत्र की ताकत के समान ही निर्देशांक और समय पर निर्भर करता है। दूसरे शब्दों में, एक यात्रा तरंग में, चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण और विद्युत क्षेत्र की ताकत किसी भी समय किसी भी बिंदु पर एक दूसरे के बराबर होती है (गाऊसी प्रणाली की इकाइयों में):

एक विद्युत चुम्बकीय तरंग का ऊर्जा प्रवाह।यात्रा तरंग में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का कुल ऊर्जा घनत्व विद्युत क्षेत्र (9) के ऊर्जा घनत्व से दोगुना है। तरंग द्वारा किया गया ऊर्जा प्रवाह घनत्व y ऊर्जा घनत्व और तरंग प्रसार वेग के उत्पाद के बराबर है। सूत्र (9) का उपयोग करके, कोई भी देख सकता है कि किसी भी सतह के माध्यम से ऊर्जा प्रवाह आवृत्ति के साथ दोलन करता है। ऊर्जा प्रवाह घनत्व का औसत मान ज्ञात करने के लिए, समय के साथ अभिव्यक्ति (9) को औसत करना आवश्यक है। चूँकि माध्य मान 1/2 है, हम पाते हैं

चावल। 183. दोलनशील आवेश द्वारा उत्सर्जित ऊर्जा का कोणीय वितरण

एक तरंग में ऊर्जा प्रवाह का घनत्व दिशा पर निर्भर करता है: जिस दिशा में आवेश दोलन होते हैं, ऊर्जा बिल्कुल भी उत्सर्जित नहीं होती है सबसे बड़ी संख्याऊर्जा इस दिशा के लम्बवत् तल में उत्सर्जित होती है। एक दोलनशील आवेश द्वारा उत्सर्जित ऊर्जा का कोणीय वितरण चित्र में दिखाया गया है। 183. एक आवेश एक अक्ष के अनुदिश दोलन करता है

ऊर्जा दिशा, यानी आरेख इन खंडों के सिरों को जोड़ने वाली रेखा दिखाता है।

अंतरिक्ष में दिशाओं में ऊर्जा का वितरण एक सतह की विशेषता है, जो आरेख को अक्ष के चारों ओर घुमाकर प्राप्त किया जाता है

विद्युत चुम्बकीय तरंगों का ध्रुवीकरण।हार्मोनिक दोलनों के दौरान वाइब्रेटर द्वारा उत्पन्न तरंग को मोनोक्रोमैटिक कहा जाता है। एक मोनोक्रोमैटिक तरंग की विशेषता एक निश्चित आवृत्ति सह और तरंग दैर्ध्य X होती है। तरंग दैर्ध्य और आवृत्ति तरंग प्रसार गति c के माध्यम से संबंधित होती है:

निर्वात में एक विद्युत चुम्बकीय तरंग अनुप्रस्थ होती है: तरंग के विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की शक्ति का वेक्टर, जैसा कि उपरोक्त तर्क से देखा जा सकता है, तरंग प्रसार की दिशा के लंबवत है। आइए अवलोकन बिंदु Р के माध्यम से अंजीर में ड्रा करें। 184 गोला मूल बिंदु पर केंद्रित है, जिसके चारों ओर विकिरण आवेश अक्ष के साथ दोलन करता है। इस पर समांतर रेखाएँ और याम्योत्तर रेखाएँ खींचिए। फिर तरंग क्षेत्र के वेक्टर ई को मेरिडियन के लिए स्पर्शरेखा के रूप में निर्देशित किया जाएगा, और वेक्टर बी वेक्टर ई के लंबवत है और समानांतर के लिए स्पर्शरेखा के रूप में निर्देशित किया जाएगा।

इसे सत्यापित करने के लिए, आइए हम एक यात्रा तरंग में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र के बीच संबंध पर अधिक विस्तार से विचार करें। तरंग के उत्सर्जन के बाद ये क्षेत्र अब स्रोत से जुड़े नहीं हैं। जब तरंग का विद्युत क्षेत्र बदलता है, तो एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है, जिसके बल की रेखाएँ, जैसा कि हमने विस्थापन धारा के अध्ययन में देखा, विद्युत क्षेत्र की बल रेखाओं के लंबवत होती हैं। यह बारी-बारी से चुंबकीय क्षेत्र, बदलते हुए, एक भंवर विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति की ओर जाता है, जो इसे उत्पन्न करने वाले चुंबकीय क्षेत्र के लंबवत है। इस प्रकार, एक तरंग के प्रसार के दौरान, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र एक दूसरे का समर्थन करते हैं, हर समय परस्पर लंबवत रहते हैं। चूंकि एक यात्रा तरंग में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र एक दूसरे के साथ चरण में बदलते हैं, लहर के तात्कालिक "चित्र" (प्रसार की दिशा के साथ लाइन के विभिन्न बिंदुओं पर वैक्टर ई और बी) का रूप अंजीर में दिखाया गया है। 185. ऐसी लहर को रैखिक रूप से ध्रुवीकृत कहा जाता है। एक हार्मोनिक ऑसिलेटिंग चार्ज सभी दिशाओं में रैखिक रूप से ध्रुवीकृत तरंगों को विकीर्ण करता है। किसी भी दिशा में यात्रा करने वाली एक रैखिक रूप से ध्रुवीकृत तरंग में, वेक्टर E हमेशा एक ही तल में होता है।

चूँकि एक रेखीय इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वाइब्रेटर में आवेश ठीक इसी तरह की दोलन गति करते हैं, वाइब्रेटर द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय तरंग रैखिक रूप से ध्रुवीकृत होती है। उत्सर्जक वाइब्रेटर के सापेक्ष प्राप्त वाइब्रेटर के अभिविन्यास को बदलकर इसे प्रयोगात्मक रूप से सत्यापित करना आसान है।

चावल। 185. एक यात्रा रैखिक रूप से ध्रुवीकृत तरंग में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र

सिग्नल सबसे बड़ा होता है जब प्राप्त करने वाला वाइब्रेटर उत्सर्जक के समानांतर होता है (चित्र 178 देखें)। यदि प्राप्त करने वाला वाइब्रेटर उत्सर्जक वाइब्रेटर के लंबवत हो जाता है, तो सिग्नल गायब हो जाता है। प्राप्त वाइब्रेटर में विद्युत दोलन वाइब्रेटर के साथ निर्देशित तरंग के विद्युत क्षेत्र के घटक के कारण ही दिखाई दे सकते हैं। इसलिए, इस तरह के प्रयोग से संकेत मिलता है कि तरंग में विद्युत क्षेत्र विकीर्ण करने वाले वाइब्रेटर के समानांतर है।

अनुप्रस्थ विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अन्य प्रकार के ध्रुवीकरण भी संभव हैं। यदि, उदाहरण के लिए, लहर के पारित होने के दौरान किसी बिंदु पर वेक्टर ई समान रूप से प्रसार की दिशा में घूमता है, निरपेक्ष मूल्य में अपरिवर्तित रहता है, तो लहर को गोलाकार रूप से ध्रुवीकृत या गोलाकार रूप से ध्रुवीकृत कहा जाता है। ऐसी विद्युत चुम्बकीय तरंग के विद्युत क्षेत्र का एक तात्कालिक "चित्र" अंजीर में दिखाया गया है। 186.

चावल। 186. विद्युत क्षेत्र एक घूमने वाली गोलाकार ध्रुवीकृत तरंग में

समान आवृत्ति और समान दिशा में प्रसार करने वाले आयाम की दो रैखिक ध्रुवीकृत तरंगों को जोड़कर एक गोलाकार ध्रुवीकृत तरंग प्राप्त की जा सकती है, जिसमें विद्युत क्षेत्र वैक्टर परस्पर लंबवत होते हैं। प्रत्येक तरंग में, प्रत्येक बिंदु पर विद्युत क्षेत्र सदिश एक हार्मोनिक दोलन करता है। इस तरह के परस्पर लंबवत दोलनों के योग के लिए परिणामी वेक्टर के रोटेशन में परिणाम के लिए, एक चरण बदलाव आवश्यक है। दूसरे शब्दों में, रैखिक रूप से ध्रुवीकृत तरंगों को एक दूसरे के सापेक्ष तरंग दैर्ध्य के एक चौथाई द्वारा स्थानांतरित किया जाना चाहिए।

तरंग गति और हल्का दबाव।ऊर्जा के साथ-साथ विद्युत चुम्बकीय तरंग में संवेग भी होता है। यदि कोई तरंग अवशोषित होती है, तो उसका संवेग उस वस्तु में स्थानांतरित हो जाता है जो इसे अवशोषित करती है। इसलिए यह इस प्रकार है कि अवशोषण के दौरान विद्युत चुम्बकीय तरंग बाधा पर दबाव डालती है। तरंग दाब की उत्पत्ति और इस दाब के मान की व्याख्या इस प्रकार की जा सकती है।

एक सीधी रेखा में निर्देशित। तब आवेश P द्वारा अवशोषित शक्ति बराबर होती है

हम मानते हैं कि घटना तरंग की सारी ऊर्जा अवरोध द्वारा अवशोषित हो जाती है। चूँकि तरंग प्रति इकाई समय में बाधा सतह के प्रति इकाई क्षेत्र में ऊर्जा लाती है, तो सामान्य घटना पर तरंग द्वारा डाला गया दबाव तरंग के ऊर्जा घनत्व के बराबर होता है। अवशोषित विद्युत चुम्बकीय तरंग का दबाव बल प्रति अवरोध को प्रदान करता है इकाई समय एक आवेग के बराबर, सूत्र (15) के अनुसार, प्रकाश की गति से विभाजित अवशोषित ऊर्जा के लिए ग । और इसका मतलब है कि अवशोषित विद्युत चुम्बकीय तरंग का एक संवेग था, जो प्रकाश की गति से विभाजित ऊर्जा के बराबर है।

पहली बार विद्युत चुम्बकीय तरंगों के दबाव की खोज पी.एन. लेबेडेव ने 1900 में अत्यंत सूक्ष्म प्रयोगों में की थी।

एक बंद ऑसिलेटरी सर्किट में अर्ध-स्थिर विद्युत चुम्बकीय दोलन एक खुले वाइब्रेटर में उच्च-आवृत्ति दोलनों से कैसे भिन्न होते हैं? मुझे एक यांत्रिक सादृश्य दें।

व्याख्या करें कि विद्युत चुम्बकीय अर्ध-स्थिर दोलनों के दौरान एक बंद सर्किट में विद्युत चुम्बकीय तरंगें क्यों विकीर्ण नहीं होती हैं। खुले वाइब्रेटर में विद्युत चुम्बकीय दोलनों के दौरान विकिरण क्यों होता है?

वैद्युतचुंबकीय तरंगों के उत्तेजन और संसूचन पर हर्ट्ज़ के प्रयोगों का वर्णन और व्याख्या कीजिए। वाइब्रेटर को भेजने और प्राप्त करने में स्पार्क गैप क्या भूमिका निभाता है?

बताएं कि कैसे, विद्युत आवेश के त्वरित संचलन के साथ, एक अनुदैर्ध्य इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र इसके द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय तरंग के अनुप्रस्थ विद्युत क्षेत्र में बदल जाता है।

ऊर्जा के विचारों के आधार पर, दिखाएँ कि वाइब्रेटर द्वारा उत्सर्जित गोलाकार तरंग की विद्युत क्षेत्र की शक्ति 1 1r (इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र के विपरीत) के रूप में घट जाती है।

मोनोक्रोमैटिक इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव क्या है? तरंग दैर्ध्य क्या है? यह आवृत्ति से कैसे संबंधित है? विद्युत चुम्बकीय तरंगों का अनुप्रस्थ गुण क्या है?

विद्युत चुम्बकीय तरंग का ध्रुवीकरण क्या है? आप किस प्रकार के ध्रुवीकरण को जानते हैं?

आप इस तथ्य को सही ठहराने के लिए क्या तर्क दे सकते हैं कि एक विद्युत चुम्बकीय तरंग का संवेग होता है?

बैरियर पर इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव प्रेशर फोर्स की घटना में लोरेंत्ज़ बल की भूमिका की व्याख्या करें।

1864 में महान अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जे मैक्सवेल द्वारा विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अस्तित्व की सैद्धांतिक रूप से भविष्यवाणी की गई थी। मैक्सवेल ने उस समय तक ज्ञात इलेक्ट्रोडायनामिक्स के सभी कानूनों का विश्लेषण किया और उन्हें समय-भिन्न विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों में लागू करने का प्रयास किया। उन्होंने विद्युत और चुंबकीय परिघटनाओं के बीच संबंधों की विषमता की ओर ध्यान आकर्षित किया। मैक्सवेल ने भंवर विद्युत क्षेत्र की अवधारणा को भौतिकी में पेश किया और 1831 में फैराडे द्वारा खोजे गए विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के कानून की एक नई व्याख्या प्रस्तावित की:

चुंबकीय क्षेत्र में कोई भी परिवर्तन आसपास के स्थान में एक भंवर विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करता है, जिसके बल की रेखाएँ बंद होती हैं।

मैक्सवेल ने विपरीत प्रक्रिया के अस्तित्व की भी परिकल्पना की:

समय के साथ बदलता विद्युत क्षेत्र आसपास के अंतरिक्ष में एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है।

चावल। 2.6.1 और 2.6.2 विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के पारस्परिक परिवर्तन को दर्शाते हैं।

यह परिकल्पना केवल एक सैद्धांतिक धारणा थी जिसकी प्रायोगिक पुष्टि नहीं हुई थी, हालाँकि, इसके आधार पर, मैक्सवेल विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के पारस्परिक परिवर्तनों का वर्णन करने वाले समीकरणों की एक सुसंगत प्रणाली लिखने में कामयाब रहे, अर्थात, समीकरणों की प्रणाली विद्युत चुम्बकीय(मैक्सवेल के समीकरण)। मैक्सवेल के सिद्धांत से कई महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकलते हैं:

1. विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं, अर्थात्, एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र जो अंतरिक्ष और समय में फैलता है। विद्युतचुम्बकीय तरंगें आड़ा- वैक्टर और एक दूसरे के लंबवत हैं और तरंग प्रसार की दिशा में लंबवत विमान में स्थित हैं (चित्र। 2.6.3)।

2. वैद्युतचुम्बकीय तरंगें पदार्थ में किसके साथ संचरित होती हैं अंतिम गति

यहाँ ε और μ पदार्थ की ढांकता हुआ और चुंबकीय पारगम्यता है, ε 0 और μ 0 विद्युत और चुंबकीय स्थिरांक हैं:

ε 0 \u003d 8.85419 10 -12 एफ / एम,

μ 0 \u003d 1.25664 10 -6 एच / एम।

साइनसोइडल तरंग में तरंग दैर्ध्य λ संबंध λ = υ द्वारा तरंग प्रसार की गति υ से संबंधित है टी = υ / एफ, कहाँ एफ- विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के दोलनों की आवृत्ति, टी = 1 / एफ.

निर्वात में विद्युत चुम्बकीय तरंगों का वेग (ε = μ = 1):

रफ़्तार सीनिर्वात में विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रसार मूलभूत भौतिक स्थिरांकों में से एक है।

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगों के परिमित प्रसार वेग के बारे में मैक्सवेल का निष्कर्ष उस समय स्वीकृत के विपरीत था लंबी दूरी का सिद्धांत , जिसमें विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के प्रसार वेग को असीम रूप से बड़ा माना गया था। इसलिए मैक्सवेल के सिद्धांत को सिद्धांत कहा जाता है छोटा दायरा.

3. वैद्युतचुंबकीय तरंग में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र का पारस्परिक रूपांतरण होता है। ये प्रक्रियाएं एक साथ चलती हैं, और विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र समान "साझेदार" के रूप में कार्य करते हैं। इसलिए, विद्युत और चुंबकीय ऊर्जा के आयतन घनत्व एक दूसरे के बराबर हैं: डब्ल्यूई = डब्ल्यूएम।

यह इस प्रकार है कि एक विद्युत चुम्बकीय तरंग में, चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण के मॉड्यूल और अंतरिक्ष में प्रत्येक बिंदु पर विद्युत क्षेत्र की ताकत संबंध से संबंधित होती है

4. विद्युत चुम्बकीय तरंगें ऊर्जा ले जाती हैं। जब तरंगें फैलती हैं, विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा का प्रवाह उत्पन्न होता है। यदि आप साइट का चयन करते हैं एस(अंजीर। 2.6.3), तरंग प्रसार की दिशा के लिए लंबवत उन्मुख, फिर थोड़े समय में Δ टीऊर्जा Δ प्लेटफॉर्म से प्रवाहित होगी डब्ल्यूउह, बराबर

Δ डब्ल्यूएम = ( डब्ल्यूई + डब्ल्यूएम)υ एसΔ टी.

फ्लक्स का घनत्व या तीव्रता मैंएक इकाई क्षेत्र की सतह के माध्यम से समय की प्रति इकाई तरंग द्वारा ले जाने वाली विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा कहलाती है:

यहाँ के लिए भावों को प्रतिस्थापित करना डब्ल्यूउह, डब्ल्यूमी और υ, आप प्राप्त कर सकते हैं:

एक विद्युत चुम्बकीय तरंग में ऊर्जा प्रवाह एक सदिश का उपयोग करके निर्दिष्ट किया जा सकता है जिसकी दिशा तरंग प्रसार की दिशा के साथ मेल खाती है, और मापांक बराबर है ईबी/ μμ 0। इस वेक्टर को कहा जाता है पॉयंटिंग वेक्टर .

निर्वात में साइन (हार्मोनिक) तरंग में, औसत मान मैं cf विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा प्रवाह घनत्व के बराबर है

कहाँ इ 0 - विद्युत क्षेत्र की ताकत के दोलनों का आयाम।

एसआई में ऊर्जा प्रवाह घनत्व में मापा जाता है वाट प्रति वर्ग मीटर(डब्ल्यू / एम 2)।

5. यह मैक्सवेल के सिद्धांत का अनुसरण करता है कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों को अवशोषित या परावर्तित शरीर पर दबाव डालना चाहिए। विद्युत चुम्बकीय विकिरण के दबाव को इस तथ्य से समझाया जाता है कि तरंग के विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में, पदार्थ में कमजोर धाराएँ उत्पन्न होती हैं, अर्थात् आवेशित कणों की क्रमबद्ध गति। ये धाराएं पदार्थ की मोटाई में निर्देशित तरंग के चुंबकीय क्षेत्र की ओर से एम्पीयर बल से प्रभावित होती हैं। यह बल परिणामी दबाव बनाता है। आमतौर पर विद्युत चुम्बकीय विकिरण का दबाव नगण्य होता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, पूरी तरह से अवशोषित सतह पर पृथ्वी पर आने वाले सौर विकिरण का दबाव लगभग 5 μPa है। परावर्तक और अवशोषित निकायों पर विकिरण के दबाव को निर्धारित करने के लिए पहला प्रयोग, जिसने मैक्सवेल के सिद्धांत के निष्कर्ष की पुष्टि की, 1900 में पेट्र निकोलायेविच लेबेडेव द्वारा किए गए थे। मैक्सवेल के विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत के अनुमोदन के लिए लेबेडेव के प्रयोगों का बहुत महत्व था।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के दबाव का अस्तित्व हमें यह निष्कर्ष निकालने की अनुमति देता है कि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र अंतर्निहित है यांत्रिक आवेग. एक इकाई आयतन में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की गति को संबंध द्वारा व्यक्त किया जाता है

कहाँ डब्ल्यूउह- थोक घनत्वविद्युत चुम्बकीय ऊर्जा, सीनिर्वात में तरंग प्रसार की गति है। एक विद्युत चुम्बकीय नाड़ी की उपस्थिति हमें विद्युत चुम्बकीय द्रव्यमान की अवधारणा को पेश करने की अनुमति देती है।

एक इकाई आयतन में एक क्षेत्र के लिए

यह संकेत करता है:

एक इकाई आयतन में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के द्रव्यमान और ऊर्जा के बीच यह संबंध प्रकृति का एक सार्वभौमिक नियम है। सापेक्षता के विशेष सिद्धांत (SRT) के अनुसार, यह किसी भी पिंड के लिए सही है, चाहे उनकी प्रकृति और आंतरिक संरचना कुछ भी हो।

इस प्रकार, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में भौतिक पिंडों की सभी विशेषताएं हैं - ऊर्जा, परिमित प्रसार वेग, संवेग, द्रव्यमान। इससे पता चलता है कि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र पदार्थ के अस्तित्व के रूपों में से एक है।

6. मैक्सवेल के विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत की पहली प्रयोगात्मक पुष्टि हेनरिक हर्ट्ज़ (1888) के प्रयोगों में सिद्धांत के निर्माण के लगभग 15 साल बाद दी गई थी। हर्ट्ज़ ने न केवल प्रयोगात्मक रूप से विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अस्तित्व को सिद्ध किया, बल्कि पहली बार उनके गुणों का अध्ययन करना शुरू किया - विभिन्न मीडिया में अवशोषण और अपवर्तन, धातु की सतहों से प्रतिबिंब, आदि। उन्होंने विद्युत चुम्बकीय तरंगों की तरंग दैर्ध्य और प्रसार वेग को मापने में कामयाबी हासिल की, जो प्रकाश की गति के बराबर निकला।

मैक्सवेल के विद्युत चुम्बकीय सिद्धांत के प्रमाण और मान्यता में हर्ट्ज़ के प्रयोगों ने निर्णायक भूमिका निभाई। इन प्रयोगों के सात साल बाद, विद्युत चुम्बकीय तरंगों ने बेतार संचार (ए.एस. पोपोव, 1895) में आवेदन पाया।

7. विद्युत चुम्बकीय तरंगें केवल उत्तेजित हो सकती हैं तेजी से चलने वाले शुल्क. डीसी सर्किट, जिसमें चार्ज वाहक एक स्थिर गति से चलते हैं, विद्युत चुम्बकीय तरंगों का स्रोत नहीं हैं। आधुनिक रेडियो इंजीनियरिंग में, विभिन्न डिजाइनों के एंटेना का उपयोग करके विद्युत चुम्बकीय तरंगों का विकिरण उत्पन्न किया जाता है, जिसमें तीव्र प्रत्यावर्ती धाराएँ उत्तेजित होती हैं।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन करने वाली सबसे सरल प्रणाली एक छोटा विद्युत द्विध्रुवीय, द्विध्रुवीय क्षण है पी (टी) जो समय के साथ तेजी से बदलता है।

ऐसे प्राथमिक द्विध्रुव कहलाते हैं हर्टज़ियन डिपोल . रेडियो इंजीनियरिंग में, हर्ट्ज़ियन द्विध्रुव एक छोटे एंटीना के बराबर होता है, जिसका आकार तरंग दैर्ध्य λ (चित्र 2.6.4) से बहुत छोटा होता है।

चावल। 2.6.5 इस तरह के द्विध्रुवीय द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय तरंग की संरचना का एक विचार देता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि अधिकतम विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा प्रवाह द्विध्रुवीय अक्ष के लंबवत विमान में उत्सर्जित होता है। द्विध्रुव अपने अक्ष के अनुदिश ऊर्जा का विकिरण नहीं करता है। हर्ट्ज़ ने विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अस्तित्व के प्रायोगिक प्रमाण में एक संचारण और प्राप्त एंटीना के रूप में एक प्राथमिक द्विध्रुव का उपयोग किया।