НАЗАД НАЗАД НА СТРАНИЦУ
Экспериментальное подтверждение предсказания Максвелла Герцем. Максвелл развивал свои уравнения и следствия из них на основе созданной Фарадеем модели электрических и магнитных полей. Мысленные модели, описываемые его уравнениями, были сложнее, чем те, которые мы используем теперь. Максвелл и другие учёные того времени считали поля и волновые движения физическими свойствами реальной всепроникающей среды, которую они назвали эфиром. И тем не менее в 1862 году Максвелл предположил, что "свет состоит из поперечных волнообразных движений той же самой среды, которая служит причиной электрических и магнитных явлений". К тому времени на основе своих уравнений он рассчитал скорость электромагнитных волн и нашёл, что эта скорость была приблизительно такой же, как и незадолго до этого измеренная скорость света. Эксперименты, подтвердившие предсказания Максвелла, впервые были выполнены Генрихом Герцем (1857-1894) между 1885 и 1889 годами, примерно через 25 лет после предсказания Максвелла, вскоре после его смерти. В своей блестящей серии экспериментов Герц сначала выяснил, как можно получить колебательные цепи для диапазона 108 до 109 Гц. Он делал это, прерывая токи в индукционных катушках, чтобы внезапно наложить высокие напряжения на искровые промежутки. Проскакивающая в таком промежутке искра состоит из электронов и ионов воздуха, которые осциллируют туда и обратно. Частота осцилляций определяется индуктивностью и ёмкостью электродов или стержней, образующих искровой промежуток. Схематическое изображение использованного Герцем прибора показано на рисунке. Приёмник состоял из "разрезанного диполя", т. е. стержня, длина которого равна половине длины волны, разделённого в середине маленьким искровым промежутком. Искра передатчика проскакивала между небольшими полированными шариками. Эта искра была обильной и пропускала сильный ток. Однако энергия излучения, которую получал приёмник, была относительно малой. Даже тогда, когда приёмная антенна была настроена на излучаемую частоту, напряжение на искровом промежутке приёмника было слабым. Искровой промежуток приёмника был образован остриями, разделёнными расстоянием лишь в доли миллиметра. Герц детектировал излучение, рассматривая крошечные искорки, проскакивающие между остриями. Работа установки Герца. (Видео. Масштаб не соблюдён) На частоте 1*109 Гц длина волны равна лишь 30 см. Герц измерил длину волны, отражая излучение от металлической пластины и отыскивая узлы образующихся при этом стоячих волн. (Когда приёмник расположен в узле, искры в нём не проскакивают.) Он продемонстрировал также, что излучение было поляризовано и что оно испытовало преломление (в призме из смолы) и дефракцию. Одним из курьёзов этого эксперимента было сделанное Герцем наблюдение, что искровой разряд в зазоре приёмника возникал лишь тогда, когда на него попадал обычный свет от искры передатчика. Теперь мы знаем, что ультрафиолетовое излучение исходной искры способствовало высвобождению электронов из электродов приёмника, облегчая образование детектирующей искры. Это явление называют фотоэлектрическим эффектом и часто приводят как решающий опыт, демонстрирующий фотонную, или корпускулярную природу света. Оказалось, что успех эксперимента Герца, продемонстрировавшего волновую природу электромагнитного излучения и существенно на неё опиравшегося, решающим образом зависел и от этого другого аспекта излучения. Герцу не удалось непосредственно измерить скорость излучения, производимого его прибором, но такой эксперимент был выполнен несколько лет спустя. Полученное значение скорости действительно оказалось равным скорости света.
Экспериментальное подтверждение предсказания Максвелла Герцем. НАЗАД ДАЛЕЕ
|