Избранное
ЭБ Нефть
и Газ
Главная
Оглавление
Поиск +
Еще книги ...
Энциклопедия
Помощь
Для просмотра
необходимо:


Книга: Главная » Введенский Б.А. Большая советская энциклопедия Том 48
 
djvu / html
 

550
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ
световых волн играют существенную роль, но никакого резкого разграничения между двумя указанными группами волн по этому признаку провести нельзя. Так, напр., атомы и молекулы в нек-рых случаях излучают Э. в., совершенно подобные тем, к-рые излучаются антеннами радиопередатчиков, но механизм излучения и поглощения этих волн и управляющие им законы совершенно аналогичны механизму и законам излучения и поглощения световых волн (см. Радиоспектроскопия). С помощью радиоприёмника можно принимать Э. в., излучаемые атомами и молекулами, и наоборот, радиоволны, излучаемые радиопередатчиком, могут поглощаться атомами и молекулами; это означает, что независимо от механизма излучения и поглощения Э. в. природа их одна и та же.
Простейший случай возникновения и распространения 3. в.— этс возбуждение Э. в. в свободном пространстве отрезком провода, в к-ром протекает изменяющийся по времени электрич. ток (см. Герца диполь). Движущиеся по проводу электрич. заряды создают вокруг него изменяющиеся во времени электрическое и магнитное поля. Теория Максвелла позволяет определить характер этих полей. По мере удаления от провода не только ослабевают окружающие провод
электрическое и магнитное поля, но изменяется и сама конфигурация этих полей. Но на достаточно большом расстоянии от провода (как велико это расстояние, будет уточнено ниже) конфигурация полей перестаёт изменяться и устанавливается следующая картина. Представим себе, что мы окружили провод сферой достаточно большого радиуса Д с центром в середине провода, и выОе-рем за полюса сферы
Рис. 1. Конфигурация электромаг-
нитного поля вокруг проводника точки PI и Р2, лежащие с током. на продолжении прово-
да (рис. 1). Изобразим
мгновенные значения напряжённостей электрического (К) и магнитного (//) полей в разных точках сферы. Вектор Е в каждой точке сферы касателен к проходящему через эту точку меридиану, а вектор Я — к проходящей через эту точку параллели, и численные значения величин обоих векторов в каждой точке равны друг другу (в системе единиц Гаусса). По долготе И величины векторов Е и II не изменяются,' а по широте » уменьшаются с увеличением широты; у полюсов они падают до нуля. Оба вектора -В и Я в каждой точке направлены так, что вместе с радиусом-вектором К тройка векторов Е, II, R образует правовинтовую систему (см. Векторное исчисление). Вследствие того, что напряжённости полей изменяются со временем, изображённая на рис. 1 картина для разных моментов времени будет различной, по для каждого момента времени справедливы все указанные соотношения. В частности, векторы Е и Я одновременно проходят через нуль и меняют направление на обратное, поэтому они всегда образуют с вектором В правовинтовую систему. Поскольку вектор ы Е, Н и -R перпендикулярны друг другу, то
в прямоугольной системе координат, начало к-рой совпадает с какой-то точкой сферы, ось х направлена по радиусу Д, ось у — насательна к меридиану, а ось г — каса-тельна к параллели; вектор Е будет направлен по у, а вектор II по s (рис. 2). Вдали от провода, в области, ограниченной не только по у v г, но и по х, Э. в., излучаемую проводом, можно считать плоской. Это справедливо не только для рассматриваемого случая. Для любых излучателей, вдали от них, можно считать излучаемую Э. в. плоской в пределах области, размеры к-рой малы по сравнению с расстоянием до излучателя. Если же необходимо проследить за распространением Э. в. в области, размеры к-рой не малы (по сравнению с расстоянием до излучателя), то следует учитывать, что волна является
Рис. 2. Изменения векторов Е и 11 вдоль оси х.
не плоской, а расходящейся, и Е и Н в этой волне убывают
с расстоянием, как —. si
Все Э. в., распространяющиеся в свободном пространстве, независимо от их происхождения, являются поперечными. Но в пространстве, ограниченном, напр, плоскими проводящими стенками, могут возникать не чисто поперечные Э. в., а Э. в., поля к-рых имеют составляющие в направлении распространения (такой случай имеет место в волноводах, см.). Радиоволны обычно бывают поляризованными, в то время как световые волны, наоборот, обычно бывают неполяризованными (т. н. естественный свет), и для получения поляризованных волн приходится применять специальные методы (см. Поляризация света).
Так как характер изменения электрического и магнитного полей Э. в. во времени определяется изменениями силы тока, возбуждающего эту волну, то форма волны определяется законом изменения силы тока в возбуждающем волну проводе. Однако форма волны не всегда точно повторяет «форму тока» (т. е. кривую, изображающую изменения силы тока во времени). Но в одном часто встречающемся и поэтому практически важном случае форма волны в точности повторяет форму тока. Это случай, когда сила тока в проводе меняется по гармонич. закону. При этом Э. в. имеет синусоидальную форму, т. е. представляет собой гармоническую Э. в. Важное значение гармонических Э. в. определяется но только тем, что гармонические (или близкие к гармоническим) волны часто встречаются на практике, но также и тем, что, пользуясь методами гармонического анализа (см.), можно волну любой формы представить в виде суммы гармонических волн (гармонических составляющих). Тем самым задачи об излучении, распространении и поглощении негармонической Э. в. могут быть сведены к рассмотрению тех же задач для гармонических Э. в. Т. о., задачи обычно упрощаются (один пример этого приведён выше — только гармоническая Э. в. имеет точно такую же форму, как форма тока, возбуждающего волну).
Теперь можно уточнить, как велико должно быть то расстояние от излучателя, на котором можно считать, что уже установилась такая конфигурация электрического и магнитного полей, которая рассматривалась. Именно — расстояние это должно быть значительно больше длины излучаемой волны. В случае, если излучается негармоническая Э. в., расстояние до излучателя должно быть значительно больше, чем самая длинная из гармонических волн, содержащихся в разложении данной негармонической волны на гармонические составляющие.
Выше рассматривались только Э. в. в вакууме. В случае, если в пространстве, в к-ром распространяется Э. в., есть к.-л. тела, то картина может существенно измениться. Прежде всего изменяется скорость распространения Э. в., и это изменение может быть различным для волн разной длины. Это явление дисперсии (см.) приводит к тому, что форма всякой Э. в., за исключением гармонической, изменяется при распространении. Вследствие непрерывной деформации Э. в. понятие о скорости её распространения становится несколько неопределённым (т. к. в деформирующейся волне нельзя фиксировать точку, скорость перемещения к-рой можно было бы выбрать за скорость распространения волны). Однако то обстоятельство, что гармонич. Э. в. при распространении не изменяет своей формы,

 

1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 551 552 553 554 555 556 557 558 559 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670


Большая Советская Энциклопедия Второе издание