Трофимова Т.И. Курс физики

Подождите немного. Документ загружается.

мещения. Если звуки затухают быстро

(при применении звукопоглощающих

материалов), то они воспринимаются

приглушенными. Время ревербера-

ции — это время, в течение которого ин-

тенсивность звука в помещении ослаб-

ляется в миллион раз, а его уровень —

на 60 дБ. Помещение обладает хорошей

акустикой, если время реверберации со-

ставляет 0,5 —

1,5

с.

Рис.

226

приемника и вызовет колебания его зву-

кочувствителыюго элемента с частотой

§ 159. Эффект Доплера

в акустике

Эффектом Доплера

называется

изменение частоты колебаний, воспри-

нимаемой приемником, при движении

источника этих колебаний и приемни-

ка относительно друг друга. Например,

из опыта известно, что тон гудка поез-

да повышается по мере его приближе-

ния к платформе и понижается при уда-

лении, т. е. движение источника колеба-

ний (гудка) относительно приемника

(уха) изменяет частоту принимаемых

колебаний.

Для рассмотрения эффекта Допле-

ра предположим, что источник и при-

емник звука движутся вдоль соединя-

ющей их прямой;

г>

ист

]ip

— соответ-

ственно скорости движения источника

и приемника, причем они положитель-

ны, если

источник(приемник)прибли-

жается к приемнику (источнику), и от-

рицательны, если удаляются. Частота

колебаний источника равна

()

1. Источник и приемник покоятся

относительно среды, т. е.

г>

ист

= 0.

Если v — скорость распространения

звуковой волны в рассматриваемой

ере-

де, то длина волны \

vT — —.

Рас-

пространяясь в среде, волна достигнет

Следовательно, частота у звука, ко-

торую зарегистрирует приемник, равна

частоте

которой

звуковая волна

излучается источником.

2. Приемник приближается к источ-

нику, а источник покоится, т.е.

> 0,

iKT

= 0.

В данном случае скорость распрост-

ранения волны относительно приемни-

ка станет равной v +

г;

1ф

Так как длина

волны при этом не меняется, то

Х.Доплер(1803—

1853) —

австрийский

фи-

зик,

математик

и астроном.

т.е. частота колебаний, воспринимае-

мых приемником, в

—

раз боль-

ше частоты колебаний источника.

3. Источник приближается к прием-

нику, а приемник покоится, т. е.

г\

|СТ

> О,

lip

= 0.

Скорость распространения колеба-

ний зависит лишь от свойств среды, по-

этому за время, равное периоду колеба-

ний источника, излученная им волна

пройдет в направлении к приемнику

расстояние vT (равное длине волны \)

независимо от того, движется ли источ-

ник или покоится. За это же время ис-

точник пройдет в направлении волны

расстояние

г^Г

(рис. 226), т.е. длина

волны в направлении движения сокра-

тится и станет равной

291

Тогда

т. е. частота v колебаний, воспринимае-

мых приемником, увеличится в

-—

^цст

раз. В случаях 2

3, если

г>

ист

< 0 и

г>

1ф

< 0, знак будет обратным.

4. Источник и приемник движутся

относительно друг друга. Используя

результаты, полученные для случаев 2

и 3, можно записать выражение для

частоты колебаний, регистрируемых

приемником:

(159.1)

причем верхний знак берется, если при

движении источника или приемника

происходит сближение, нижний знак —

в случае их взаимного удаления.

Из приведенных формул следует,

что эффект Доплера различен в зави-

симости от того, движется ли источник

или приемник. Если направления ско-

ростей

Щ1

г;

пст

не совпадают с прохо-

дящей через источник и приемник пря-

мой, то вместо этих скоростей в форму-

ле (159.1) надо брать их проекции на

направление

этой

прямой.

160.

Ультразвук и его применение

По своей природе ультразвук пред-

ставляет собой упругие волны, и в этом

он не отличается от звука (см. § 158).

Однако ультразвук, обладая высокими

частотами

> 20 кГц) и, следователь-

но, малыми длинами воли, характери-

зуется особыми свойствами, что позво-

ляет выделить его в отдельный класс

явлений. Из-за малых длин воли ульт-

развуковые волны, как и свет, могут

быть получены в виде строго направ-

ленных пучков.

Для генерации ультразвука исполь-

зуются в основном два явления.

Обратный пьезоэлектрический

эффект (см. § 91) — это возникнове-

ние деформации в вырезанной опреде-

ленным образом кварцевой пластинке

(в последнее время вместо кварца при-

меняется

титанат

бария) под действи-

ем электрического поля. Если такую

пластинку поместить в высокочастот-

ное переменное поле, то можно вызвать

ее вынужденные колебания. При резо-

нансе на собственной частоте пластин-

ки получают большие амплитуды коле-

баний и, следовательно, большие интен-

сивности излучаемой ультразвуковой

волны. Идея кварцевого ультразвуково-

го генератора принадлежит французско-

му физику

П.Ланжевену

(1872 — 1946).

Магнитострикция — это возникно-

вение деформации в ферромагнетиках

под действием магнитного поля. Помес-

тив ферромагнитный стержень (напри-

мер, из никеля или железа) в быстропе-

ременное

магнитное поле, возбуждают

его механические колебания, амплитуда

которых максимальна в случае резонанса.

Ультразвуки широко используются

в технике, например для направленной

подводной сигнализации, обнаружения

подводных предметов и определения

глубин (гидролокатор, эхолот). Напри-

мер, в эхолоте от пьезокварцевого гене-

ратора, укрепленного на судне, посыла-

ются направленные ультразвуковые

сигналы, которые, достигнув дна, отра-

жаются от него и возвращаются обрат-

но. Зная скорость их распространения

в воде и определяя время прохождения

(от подачи до возвращения) ультразву-

кового сигнала, можно вычислить глу-

бину. Прием эха также производится с

помощью пьезокварца. Звуковые коле-

бания, дойдя до пьезокварца, вызыва-

292

ют в нем упругие колебания, в резуль-

тате чего на противоположных поверх-

ностях кварца возникают электричес-

кие заряды, которые измеряются.

Если пропускать

ультразвуковой

сигнал через исследуемую деталь, то

можно обнаружить в ней дефекты по

характерному рассеянию пучка и по по-

явлению ультразвуковой тени. На этом

принципе создана целая отрасль техни-

ки — ультразвуковая дефектоско-

пия,

начало которой положено С. Я. Со-

коловым (1897—1957). Применение

ультразвука легло также в основу новой

области акустики — акустоэлектро-

ники, позволяющей на ее основе разра-

батывать приборы для обработки сиг-

нальной информации в микрорадио-

электронике.

Ультразвук применяют для воздей-

ствия на различные процессы (кристал-

лизацию, диффузию, тепло- и массооб-

мен в металлургии и т.д.) и биологиче-

ские объекты (повышение интенсивно-

сти процессов обмена и т.д.), для изу-

чения физических свойств веществ (по-

глощения, структуры вещества и т.д.).

Ультразвук используется также для ме-

ханической обработки очень твердых и

очень хрупких тел, в медицине (диаг-

ностика, ультразвуковая хирургия,

микромассаж тканей) и т.д.

Контрольные вопросы

Как объяснить

распространение

колебаний в упругой среде? Что такое волна?

Что называется поперечной волной? продольной? Когда они возникают?

Что такое волновой фронт? волновая поверхность?

Что называется длиной волны? Какова связь

между

длиной волны, скоростью и периодом?

Что такое волновое число? фазовая и групповая скорости?

В чем заключается физический смысл вектора Умова?

Какая волна является бегущей, гармонической, плоской, сферической? Каковы уравне-

ния этих волн?

При каких условиях возникает интерференция волн? Назовите условия интерферен-

ционных максимума и минимума.

Две когерентные волны с одинаковым периодом распространяются в одном направле-

нии. Разность хода равна четному числу полуволн. Что получится в результате интер-

ференции?

Всегда ли сохраняется энергия при интерференции двух волн? Ответ обосновать.

Когда на струне образуется стоячая волна, колебания падающей и отраженной волн в

узлах взаимно гасятся. Означает ли это, что исчезает энергия?

Две когерентные волны, распространяющиеся навстречу друг другу, отличаются толь-

ко амплитудами. Образуют ли они стоячую волну?

Чем стоячая волна отличается от бегущей?

Чему равно расстояние между двумя соседними узлами стоячей волны? двумя соседни-

ми пучностями? соседними пучностью п узлом?

Что такое звуковые волны? Звуковые волны в воздухе продольные или поперечные?

Почему?

Может ли звук распространяться в вакууме?

От чего зависят громкость, высота и тембр звука?

Что такое эффект Доплера? Чему будет равна частота колебаний, воспринимаемых по-

коящимся приемником, если источник колебаний от

пего

удаляется?

Какое влияние оказывает скорость ветра па эффект Доплера?

Как определить частоту звука, воспринимаемую приемником, если источник звука и

приемник движутся?

293

ЗАДАЧИ

19.1. Плоская гармоническая волна распространяется вдоль прямой, совпадающей с поло-

жительным направлением оси

а;

в среде,

не

поглощающей энергию, со скоростью v

12 м/с.

Две точки,

находящиеся

па этой прямой па расстояниях

= 7 м и

= 12 м от источника

колебаний, колеблются с разностью фаз

Atp

— тт. Амплитуда волны А = G см. Определи-

те: 1) длину волны X; 2) уравнение волны; 3) смещение

£,

второй точки в момент времени

19.2. Два динамика расположены па расстоянии 2 м друг от друга и воспроизводят один

и тот же музыкальный топ на частоте 1000 Гц. Приемник находится

на

расстоянии 4 м от

центра динамиков. Принимая скорость звука 340 м/с, определите, на какое расстояние от

центральной линии параллельно динамикам надо отодвинуть приемник, чтобы он зафик-

сировал первый интерференционный минимум. [0,34 м]

19.3. Для определения скорости звука в воздухе методом акустического резонанса ис-

пользуется труба с поршнем и звуковой мембраной, закрывающей один из ее торцов. Рас-

стояние между соседними

положениями

поршня, при котором наблюдается резонанс на

частоте 1700 Гц, составляет 10 см. Определите скорость звука в воздухе. [340 м/с]

19.4. Средняя квадратичная скорость молекул двухатомного газа при некоторых усло-

виях составляет

4С1

м/с. Определите скорость распространения звука при тех же условиях.

[315 м/с]

19.5. Поезд проходит со скоростью 54 км/ч мимо неподвижного приемника и подает

звуковой сигнал. Приемник воспринимает скачок частоты

Аи

= 54 Гц. Принимая скорость

звука равной 340 м/с, определите частоту тона звукового сигнала гудка поезда.

[611

Гц]

Глава 20

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

§ 161. Экспериментальное

получение

электромагнитных волн

Существование электромагнит-

ных волн — переменного электромаг-

нитного поля, распространяющегося в

пространстве с конечной скоростью, —

вытекает из уравнения Максвелла (см.

§ 139). Уравнения Максвелла сформу-

лированы в 1865 г. на основе обобще-

ния эмпирических законов электриче-

ских и магнитных явлений.

Как

уже ука-

зывалось, решающую роль для утвер-

ждения максвелловской теории сыгра-

ли опыты Герца

(1888),

согласно кото-

рым электрические и магнитные поля

действительно распространяются в

виде волн, поведение которых полно-

стью описывается уравнениями Мак-

свелла.

Источником электромагнитных волн

в действительности может быть любой

электрический колебательный контур

или проводник, по которому течет пе-

ременный электрический ток, так как

для возбуждения электромагнитных

волн необходимо создать в простран-

стве переменное электрическое поле

(ток смещения) или соответственно пе-

ременное магнитное поле. Однако из-

лучающая способность источника опре-

294

деляется его формой, размерами и час-

тотой колебаний.

Чтобы излучение играло заметную

роль, необходимо увеличить объем про-

странства, в котором создается пере-

менное электромагнитное поле. Поэто-

му для получения электромагнитных

волн непригодны закрытые колебатель-

ные контуры, так как в них электричес-

кое

поле

сосредоточено между обклад-

ками конденсатора, а магнитное —

внутри катушки индуктивности.

Г. Герц в своих опытах, уменьшая

число витков катушки и площадь плас-

тин конденсатора, а также раздвигая их

(рис. 227, а, б), совершил переход от

закрытого колебательного контура к

открытому колебательному конту-

ру {вибратору Герца), представляю-

щему собой два стрежня, разделенных

искровым промежутком (рис. 227, в).

Если в закрытом колебательном конту-

ре переменное электрическое поле со-

средоточено внутри конденсатора (рис.

227, а), то в открытом оно заполняет ок-

ружающее контур пространство (рис.

257, в), что существенно повышает ин-

тенсивность электромагнитного излу-

чения. Колебания в такой системе под-

держиваются за счет источника

ЭДС,

подключенного к обкладкам конденса-

тора, а искровой промежуток применя-

ется для того, чтобы увеличить разность

потенциалов, до которой первоначаль-

но заряжаются обкладки.

Для возбуждения электромагнит-

ных волн вибратор Герца (В) подклю-

чался к индуктору (И) (рис. 228). Ког-

да напряжение на искровом промежут-

ке достигало пробивного значения, об-

разовывалась искра, закорачивающая

обе половины вибратора, и в нем воз-

никали свободные затухающие колеба-

ния. При исчезновении искры контур

размыкался и колебания прекраща-

лись. Затем индуктор снова заряжал

Рис. 227

конденсатор, возникала искра и в кон-

туре опять наблюдались колебания и

т.д. Для регистрации электромагнит-

ных волн Герц пользовался вторым

вибратором, называемым резонато-

ром Р, имеющим такую же частоту соб-

ственных колебаний, что и излучающий

вибратор, т. е. настроенным в резонанс

с вибратором. Когда электромагнитные

волны достигали резонатора, то в его за-

зоре проскакивала электрическая искра.

С помощью описанного вибратора

Герц экспериментировал с электромаг-

нитными волнами, длина волны кото-

рых составляла примерно 3 м. П. Н.Ле-

бедев, применяя миниатюрный вибра-

тор из тонких платиновых стерженьков,

получил миллиметровые электромаг-

нитные волны с X = 6 — 4 мм.

Дальнейшее развитие методики эк-

сперимента в этом направлении позво-

лило в 1923 г. российскому физику

А. А.

Глаголевой-Аркадьевой

(1884 —

1945) сконструировать массовый излу-

чатель, в котором короткие электро-

магнитные волны, возбуждаемые коле-

баниями электрических зарядов в ато-

Рис.

228

295

Таблица 8

X уменьшается

JQ-

jg-3

JQ-2

X, м

Рентгеновское

—— излучение —

Гамма-

излучение

-6-

Микро-

волновое Волны, используемые

излучение

для

РЭД"

телевещания

Радиоволны

v, Гц

Квантовое

описание

v возрастает

Классическое

описание

Таблица

мах и молекулах, генерировались с по-

мощью искр, проскакиваемых между

металлическими опилками, взвешен-

ными в масле. Так были получены вол-

ны с X от 50 мм до 80 мкм.

Тем

самым

было доказано существование волн, пе-

рекрывающих интервал между радио-

волнами и инфракрасным излучением.

Недостатком вибраторов Герца и

Лебедева и массового излучателя Гла-

голевой-Аркадьевой

являлось

то,

что

свободные колебания в них быстро за-

тухали и обладали малой мощностью.

Для получения незатухающих колеба-

ний необходимо создать автоколеба-

тельную систему (см. § 146), которая

обеспечивала бы подачу энергии с час-

тотой, равной частоте собственных ко-

лебаний контура. Поэтому в 20-х годах

XX в. перешли к генерированию элект-

296

ромагнитных волн с помощью элект-

ронных ламп. Ламповые генераторы

позволяют получать колебания задан-

ной (практически любой) мощности и

синусоидальной

формы.

Электромагнитные волны, обладая

широким диапазоном частот

(Пли

длин

волн \ — — , где с — скорость электро-

магнитных волн в вакууме), отличают-

ся друг от друга по способам их генера-

ции и регистрации, а также по своим

свойствам. Поэтому электромагнитные

волны делятся на несколько видов: ра-

диоволны, световые волны, рентгено-

вское и

^-излучения.

Следует отметить,

что границы между различными вида-

ми электромагнитных волн довольно

условны. В табл. 8 и 9 приведены шкала

и диапазоны электромагнитных волн.

§ 162. Дифференциальное

уравнение

электромагнитной волны

Как уже указывалось (см.

§161),

од-

ним из важнейших следствий уравне-

ний Максвелла (см. § 139) является су-

ществование электромагнитных волн.

Из уравнений Максвелла следует, что

для однородной и изотропной среды вда-

ли от зарядов и токов, создающих элек-

тромагнитное поле, векторы напряжен-

ностей Е и Я переменного электромаг-

нитного поля удовлетворяют волново-

му уравнению типа (154.9):

Всякая функция, удовлетворяющая

уравнениям (162.1)

(162.2), описыва-

ет некоторую волну. Следовательно,

электромагнит!

iые

поля

действителыю

могут существовать в виде электромаг-

нитных волн. Фазовая скорость элект-

ромагнитных волн определяется выра-

жением

Лапласа; v — фазовая скорость.

электрическая и магнитная постоян-

ные;

—

соответственно электриче-

ская и магнитная проницаемости среды.

В вакууме (при г — 1 и

— 1) ско-

рость распространения электромагнит-

ных

волн

совпадает со скоростью

с.

В ве-

ществе

> 1, поэтому скорость распро-

странения

электромагнитных волн в ве-

ществе всегда меньше, чем в

вакууме.

При вычислении скорости распро-

странения электромагнитного поля по

формуле (162.3) получается результат,

достаточно хорошо совпадающий с эк-

спериментальными данными, если учи-

тывать зависимость е

ОТ частоты.

Совпадение же размерного коэффици-

ента в (162.3) со скоростью распрост-

ранения света в вакууме указывает на

глубокую связь между электромагнит-

ными и оптическими явлениями, по-

зволившую Максвеллу создать элект-

ромагнитную теорию света, согласно

которой свет представляет собой элек-

тромагнитные

волны.

Следствием теории Максвелла яв-

ляется также поперечпость электро-

магнитных

волн:

векторы Е\\

Янапря-

женностей

электрического и магнитно-

го полей волны взаимно перпендику-

лярны (на

рис.

229 показана моменталь-

ная «фотография» плоской электромаг-

нитной волны) и лежат в плоскости,

перпендикулярной вектору v скорости

297

Рис. 229

распространения волны, причем векто-

ры Е,

Г;

образуют правовинтовую си-

стему. Из уравнений Максвелла следу-

ет также, что в электромагнитной вол-

не векторы Ё и Я всегда колеблются

в одинаковых фазах (см. рис. 229), при-

чем мгновенные значения

Ем

Я в лю-

бой точке

связаны

соотношением

(162.4)

Следовательно, Е и Я одновремен-

но достигают максимума, одновремен-

но обращаются в нуль и т. д. От уравне-

ний (162.1) и (162.2) можно перейти к

уравнениям

(162.5)

(162.6)

где соответственно индексы уи z при Е

и Я подчеркивают лишь то, что векто-

ры Ё и Я направлены вдоль взаимно

перпендикулярных осей у и z.

Уравнениям (162.5) и (162.6) удов-

летворяют, в частности, плоские моно-

хроматические электромагнитные

волны (электромагнитные волны од-

ной строго определенной частоты), опи-

сываемые уравнениями

где

— соответственно амплиту-

ды

напряженностеи

электрического и

магнитного полей волны;

— круговая

частота волны; к

волновое чис-

ло;

— начальные фазы колебаний в

точках с координатой х = 0.

В уравнениях (162.7) и (162.8)

оди-

наково, так как колебания электриче-

ского и магнитного векторов в электро-

магнитной волне происходят в одина-

ковых фазах.

§ 163. Энергия и импульс

электромагнитной волны

Возможность обнаружения электро-

магнитных волн указывает на то, что

они переносят энергию. Объемная плот-

ность w энергии электромагнитной вол-

ны складывается из объемных плотно-

стей

ги

эл

электрического [см. (95.8)] и

магнитного [см. (130.3)] полей:

Учитывая выражение

(162.4),

полу-

чим, что объемные плотности энергии

электрического и магнитного полей в

каждый момент времени одинаковы, т. е.

:vl

Поэтому можно записать

Умножив плотность энергии w на

скорость v распространения волны в

среде [см. (162.3)], получим модуль

плотности потока энергии:

Так как векторы

и Я взаимно пер-

пендикулярны и образуют с направле-

нием распространения волны право-

винтовую систему, то направление век-

тора [ЕЙ] совпадает с направлением пе-

реноса энергии, а модуль этого вектора

298

равен

ЕН.

Вектор плотности пото-

ка электромагнитной энергии назы-

вается вектором Умова —

Пойнтинга:

Вектор S направлен в сторону рас-

пространения электромагнитной вол-

ны, а его модуль равен энергии, пере-

носимой электромагнитной волной за

единицу времени через единичную пло-

щадку, перпендикулярную направле-

нию распространения волны.

Если электромагнитные волны по-

глощаются или отражаются телами

(эти явления подтверждены опытами

Г. Герца), то из теории Максвелла сле-

дует, что электромагнитные волны дол-

жны оказывать на тела давление.

Давление электромагнитных волн

объясняется тем, что под действием

электрического поля волны заряженные

частицы вещества начинают упорядо-

чение двигаться и подвергаются со сто-

роны магнитного поля волны действию

сил Лоренца. Однако значение этого дав-

ления ничтожно мало. Можно оценить,

что при средней мощности солнечного

излучения, приходящего на Землю, дав-

ление для абсолютно поглощающей по-

верхности составляет примерно 5 мкПа.

В исключительно тонких

эксперимен-

тах, ставших классическими, П. Н. Лебе-

дев в

1899

г. доказал существование све-

тового давления на твердые тела, а в

1910 г. — на газы. Опыты П.Н.Лебеде-

ва имели огромное значение для утвер-

ждения выводов теории Максвелла о

том, что свет представляет собой элек-

тромагнитные

волны.

Существование давления электро-

магнитных волн приводит к выводу о

том, что им присущ механический им-

пульс. Электромагнитная волна, несу-

щая энергию W, обладает импульсом

164.

Излучение диполя.

Применение

электромагнитных волн

Простейшим излучателем электро-

магнитных волн является электриче-

ский диполь, электрический момент ко-

торого изменяется во

времени

по

гар-

моническому закону

где

— амплитуда вектора

р.

Примером подобного диполя может

служить система, образованная не-

подвижным точечным зарядом +Q

колеблющимся около него вдоль на-

правления р с частотой

точечного за-

ряда - Q.

Задача об излучении диполя имеет

в теории излучающих систем важное

значение, так как всякую реальную из-

лучающую систему (например, антен-

ну) можно рассчитывать, рассматривая

излучение диполя. Кроме того, многие

вопросы взаимодействия излучения с

веществом можно объяснять на основе

классической теории, рассматривая

атомы как системы зарядов, в которых

электроны совершают гармонические

колебания около их положений равно-

весия.

Характер электромагнитного поля

диполя зависит от выбора рассматрива-

емой точки. Особый интерес подставля-

ет так называемая волновая зона дипо-

ля — точки пространства, отстоящие от

диполя на расстояниях

г,

значительно

превышающих длину волны

(г

X), —

так как в ней картина электромагнит-

ного поля диполя сильно упрощается.

Это связано с тем, что в волновой зоне

диполя практически остаются только

«отпочковавшиеся» от диполя свобод-

но распространяющиеся поля, в то вре-

мя как поля, колеблющиеся вместе с

диполем и имеющие более сложную

299

структуру, сосредоточены в области

расстояний г ^ X.

Если волна распространяется в од-

нородной изотропной среде, то время

прохождения волны до точек, удален-

ных от диполя на расстояние

г,

одина-

ково. Поэтому во всех точках сферы,

центр которой совпадает с диполем,

фаза колебаний одинакова, т.е. в вол-

новой зоне волновой фронт будет сфе-

рическим и, следовательно, волна, из-

лучаемая диполем, есть сферическая

волна.

В каждой точке векторы Е

Н ко-

леблются по закону cos

(ut

—

кг),

амп-

литуды этих векторов пропорциональ-

ны -

sin

8 (для вакуума), т. е. зависят от

расстояния

до излучателя и угла

между направлением радиуса-вектора и

осью диполя. Отсюда следует, что ин-

тенсивность излучения диполя в вол-

новой зоне

(164.1)

Зависимость

(164.1)

/от

при задан-

ном значении

г,

приводимая в поляр-

ных координатах (рис. 230), называет-

ся диаграммой направленного излу-

чения диполя. Как видно из выражения

(164.1) и приведенной диаграммы, ди-

поль сильнее всего излучает в направ-

лениях, перпендикулярных его оси

(

^ ). Вдоль своей оси (9

0 и 9 =

-и)

диполь не излучает вообще. Диаграм-

ма направленности излучения диполя

Рис.

230

позволяет формировать излучение с оп-

ределенными характеристиками и ис-

пользуется при конструировании ан-

тенн.

Впервые электромагнитные волны

были использованы через семь лет пос-

ле опытов Герца. 7 мая 1895 г. препода-

ватель физики офицерских минных

классов А. С. Попов

(1859

— 1906) на за-

седании Русского физико-химического

общества продемонстрировал первый в

мире радиоприемник, открывший воз-

можность практического использова-

ния электромагнитных волн для бес-

проволочной связи, преобразившей

жизнь человечества. Первая передан-

ная в мире радиограмма содержала

лишь два слова: «Генрих Герц». Изоб-

ретение радио Поповым сыграло огром-

ную роль для распространения и разви-

тия теории Максвелла.

Электромагнитные волны сантимет-

рового и миллиметрового диапазонов,

встречая на своем пути преграды, отра-

жаются от них. Это явление лежит в

основе радиолокации — обнаружения

предметов (например, самолетов, ко-

раблей и т.д.) на больших расстояниях

и точного определения их положения.

Помимо этого, методы радиолокации

используются для наблюдения прохож-

дения и образования облаков, движе-

ния метеоритов в верхних слоях атмо-

сферы и т. д.

Для электромагнитных волн харак-

терно явление дифракции — огибания

волнами различных препятствий. Имен-

но благодаря дифракции радиоволн

возможна устойчивая радиосвязь меж-

ду удаленными пунктами, разделенны-

ми между собой выпуклостью Земли.

Длинные волны (сотни и тысячи

метров) применяются в фототелегра-

фии, короткие волны (несколько мет-

ров и менее) применяются в телевиде-

нии для передачи изображений на не-

300