રશિયન ફેડરેશનના શિક્ષણ અને વિજ્ઞાન મંત્રાલય

રાજ્યની ઉચ્ચ શૈક્ષણિક સંસ્થા

વ્યવસાયિક શિક્ષણ

ડોન સ્ટેટ ટેકનિકલ યુનિવર્સિટી

ભૌતિકશાસ્ત્ર વિભાગ

ફ્રેન્ક-હર્ટ્ઝ પ્રયોગ

પ્રયોગશાળાના કાર્ય માટે માર્ગદર્શિકા № 22

ભૌતિકશાસ્ત્રમાં

(વિભાગ "પરમાણુ ભૌતિકશાસ્ત્ર")

રોસ્ટોવ-ઓન-ડોન

સંકલિત: એ.પી. કુદ્ર્યા, ઓ.એ. માર્દાસોવા,

ઓ.એમ. ખોલોડોવા.

ફ્રેન્ક-હર્ટ્ઝ પ્રયોગ. પદ્ધતિ. સૂચનાઓ / પ્રકાશન કેન્દ્ર DSTU. રોસ્ટોવ-ઓન-ડોન. 2011 થી

માર્ગદર્શિકાનો હેતુ પ્રયોગશાળાના વ્યવહારિક કાર્ય અને રેટિંગ નિયંત્રણની તૈયારીમાં વિદ્યાર્થીઓના સ્વતંત્ર કાર્યનું આયોજન કરવા માટે છે.

ફેકલ્ટી મેથડોલોજીકલ કમિશનના નિર્ણય દ્વારા પ્રકાશિત

"નેનો ટેકનોલોજી અને સંયુક્ત સામગ્રી"

વૈજ્ઞાનિક સંપાદક: પ્રો., ડોકટર ઓફ ટેકનિકલ સાયન્સ વી.એસ. કુનાકોવ

© DSTU પ્રકાશન કેન્દ્ર, 2011

ફ્રાન્ક અને હર્ટ્ઝનો અનુભવ

કાર્યનું લક્ષ્ય. 1. ઇલેક્ટ્રોન ટ્યુબના વર્તમાન-વોલ્ટેજ અવલંબન I(U) થી નિષ્ક્રિય ગેસ અણુઓ (આર્ગોન અથવા ક્રિપ્ટોન) ની પ્રથમ ઉત્તેજના સંભવિતનું નિર્ધારણ.

2. નિષ્ક્રિય ગેસ પરમાણુ, તરંગલંબાઇ અને ઉત્સર્જિત ફોટોનના સમૂહની ઉત્તેજના ઊર્જાનું નિર્ધારણ.

સાધન:ટીજી થાઇરાટ્રોન (ગેસથી ભરેલો ત્રણ-ઇલેક્ટ્રોડ લેમ્પ), સાઉન્ડ જનરેટર, વોલ્ટમીટર, ઓસિલોસ્કોપ.

સંક્ષિપ્ત સિદ્ધાંત

ઇ. રધરફોર્ડના અણુના ગ્રહોના નમૂના અનુસાર, અણુમાં પોઝીટીવ ચાર્જ ધરાવતા ન્યુક્લિયસનો સમાવેશ થાય છે, જ્યાં
- સામયિક કોષ્ટકમાં સીરીયલ નંબર, - ઇલેક્ટ્રોન ચાર્જ. કુલોમ્બ દળોના પ્રભાવ હેઠળ ન્યુક્લિયસની આસપાસ ફેરવો.
ઇલેક્ટ્રોન અણુ ઇલેક્ટ્રિકલી ન્યુટ્રલ છે.

અણુમાં ઈલેક્ટ્રોન પ્રવેગ સાથે ફરે છે, તેથી, શાસ્ત્રીય સિદ્ધાંત મુજબ, અણુએ સતત ઊર્જા ઉત્સર્જન કરવું જોઈએ. આનો અર્થ એ છે કે ઇલેક્ટ્રોન ગોળાકાર ભ્રમણકક્ષામાં રહી શકતું નથી - તે ન્યુક્લિયસ તરફ સર્પાકાર થવું જોઈએ અને ન્યુક્લિયસની આસપાસ તેની ક્રાંતિની આવર્તન, અને તેથી તેના દ્વારા ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોની આવર્તન સતત વધવી જોઈએ. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનમાં સતત સ્પેક્ટ્રમ હોવું આવશ્યક છે, અને અણુ પોતે એક અસ્થિર સિસ્ટમ છે.

હકીકતમાં, પ્રયોગો દર્શાવે છે કે: a) અણુ એક સ્થિર સિસ્ટમ છે; b) અણુ અમુક શરતો હેઠળ ઉત્સર્જન કરે છે; c) અણુના રેડિયેશનમાં રેખા વર્ણપટ હોય છે.

વિરોધાભાસને ઉકેલવા માટે, ડેનિશ વૈજ્ઞાનિક એન. બોહર

1913 નીચેની ધારણાઓની દરખાસ્ત કરી.

પ્રથમ ધારણા(સ્થિર અવસ્થાઓની ધારણા). અણુની સ્થિર અવસ્થાઓ હોય છે જેમાં તે ઊર્જા ઉત્સર્જિત કરતી નથી. આ સ્થિર અવસ્થાઓ સારી રીતે વ્યાખ્યાયિત સ્થિર ભ્રમણકક્ષાને અનુરૂપ છે જેની સાથે ઈલેક્ટ્રોન કુલોમ્બ બળના પ્રભાવ હેઠળ ફરે છે.

બીજું અનુમાન(ભ્રમણકક્ષા પરિમાણ નિયમ). તમામ સંભવિત ભ્રમણકક્ષાઓમાંથી, જેના માટે ઇલેક્ટ્રોનનો કોણીય વેગ મુખ્ય ક્વોન્ટમ નંબરના પ્રમાણસર હોય છે તેને મંજૂરી છે. :

, (1)

ક્યાં:
-પ્લાન્કનું સતત;
- ઇલેક્ટ્રોન માસ; -ત્રિજ્યા -મી ભ્રમણકક્ષા, - તેના પર ઇલેક્ટ્રોનની ઝડપ ( =1,2,3...).

ત્રીજું અનુમાન(આવર્તન નિયમ). જ્યારે એક સ્થિર સ્થિતિમાંથી બીજી સ્થિતિમાં સંક્રમણ થાય છે, ત્યારે એક ફોટોન ઉત્સર્જિત અથવા શોષાય છે. ફોટોનની ઊર્જા તેની બે અવસ્થામાં અણુની ઊર્જા વચ્ચેના તફાવત જેટલી હોય છે:

, (2)

જો
, પછી ફોટોન ઉત્સર્જિત થાય છે જો
- ફોટોન શોષણ.

તેમના અનુમાનના આધારે, બોહરે હાઇડ્રોજન જેવા અણુનો પ્રાથમિક સિદ્ધાંત વિકસાવ્યો. સૌથી સરળ ધારણામાં, અણુમાં ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલ ત્રિજ્યાની પરિપત્ર ભ્રમણકક્ષામાં થાય છે. કુલોમ્બ બળના પ્રભાવ હેઠળ પ્રોટોનની આસપાસ. આવી ગતિના સમીકરણનું સ્વરૂપ છે:

(3)

જ્યાં
- પ્રમાણસરતા ગુણાંક.

(1) અને (3) થી તે અનુસરે છે કે ઇલેક્ટ્રોનની ગતિ છે -મી ભ્રમણકક્ષા

, (4)

પછી ત્રિજ્યા -મી ભ્રમણકક્ષા:

(5)

જ્યાં
- બોહર ત્રિજ્યા.

ઇલેક્ટ્રોન ગતિ ઊર્જા પ્રતિ – મી ભ્રમણકક્ષા, ધ્યાનમાં લેતા (4)
(6)

nમી ભ્રમણકક્ષામાં ઇલેક્ટ્રોનની સંભવિત ઊર્જા, ધ્યાનમાં લેતા (5)
(7)

પર કુલ ઇલેક્ટ્રોન ઊર્જા -મી ભ્રમણકક્ષા, (6) અને (7) ને ધ્યાનમાં લેતા,
(8)

આ કુલ ઉર્જાનું મહત્તમ મૂલ્ય, શૂન્યની બરાબર, પર પ્રાપ્ત થાય છે
. નીચે પ્રમાણે (8), પ્રોટોનમાંથી ઇલેક્ટ્રોન દૂર કરવા માટે, એટલે કે, હાઇડ્રોજન અણુને આયનીકરણ કરવા માટે, ઊર્જાની જરૂર પડે છે
.

આવર્તન નિયમ (2) ને ધ્યાનમાં લેતા, અણુ માત્ર ભાગોમાં જ ઊર્જાને શોષી શકે છે અને મુક્ત કરી શકે છે. - માં રાજ્ય
-ઓહ
(9)

જો ફોટોન ઊર્જા (9) તરંગલંબાઇના સંદર્ભમાં વ્યક્ત કરવામાં આવે છે
પછી આપણને સીરીયલ ફોર્મ્યુલા મળે છે:
(10)

જ્યાં
- રાયડબર્ગ સતત.

ફ્રેન્ક-હર્ટ્ઝ પ્રયોગને નિષ્ક્રિય ગેસથી ભરેલી ઇલેક્ટ્રોન ટ્યુબનો ઉપયોગ કરીને ચિત્રિત કરી શકાય છે. માપન સેટઅપની રેખાકૃતિ આકૃતિ 1 માં બતાવવામાં આવી છે.

જ્યારે ફિલામેન્ટ હોય ત્યારે વેક્યુમ ટ્યુબ કામ કરવાની સ્થિતિમાં હોય છે એન.એનકેથોડ પ્રતિ 6.3 V નો વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે. ZGનિયંત્રણ ગ્રીડ વચ્ચે સાથેઅને કેથોડ પ્રતિ. અસરકારક વોલ્ટેજ
વોલ્ટમીટર દ્વારા નિયંત્રિત વી.

જ્યારે લેમ્પ ગ્રીડ પર નકારાત્મક સંભવિત લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે એનોડ સર્કિટમાં કોઈ વર્તમાન નથી અને દીવો લૉક થાય છે. આગામી અર્ધ-ચક્ર દરમિયાન, લેમ્પ ગ્રીડ પર વધતી જતી સકારાત્મક સંભાવના લાગુ કરવામાં આવે છે, દીવો ખુલ્લો છે. જનરેટરના ભાગમાંથી

વર્તમાન આઈ 1 ગ્રીડ-કેથોડ સર્કિટમાંથી વહે છે, જે વર્તમાનનો બીજો ભાગ છે આઈ 2 - સર્કિટ સાથે રેઝિસ્ટર આર- એનોડ એ- કેથોડ પ્રતિ(ફિગ 1 જુઓ). વર્તમાન આઈ 2 રેઝિસ્ટર પર બનાવે છે આરલામા ગ્રીડ - એનોડના ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર એક નાનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ લાગુ પડે છે. આ વોલ્ટેજ માટે આભાર, ઈલેક્ટ્રોન નબળા બ્રેમ્સસ્ટ્રાહલંગ ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડમાં ગ્રીડ-એનોડ ક્ષેત્રમાં આગળ વધે છે. કેથોડ-ગ્રીડ પ્રદેશમાં, ઇલેક્ટ્રોનની હિલચાલ ઝડપી થાય છે.

પ્રવેગક ક્ષેત્રમાં, ઇલેક્ટ્રોન વધારાની ગતિ ઊર્જા મેળવે છે. જો આ ઊર્જા નિષ્ક્રિય ગેસ અણુઓની ઉત્તેજના ઊર્જા કરતાં ઓછી હોય, તો પછી ઇલેક્ટ્રોન ઊર્જા ગુમાવ્યા વિના તેમની સાથે સ્થિતિસ્થાપક અથડામણ અનુભવે છે. આ કિસ્સામાં, ઇલેક્ટ્રોન એનોડ અને લેમ્પ ગ્રીડ વચ્ચેના નાના વિલંબ વોલ્ટેજને દૂર કરવા માટે પૂરતી ઝડપ મેળવે છે. એનોડ સર્કિટમાં વર્તમાન પ્રવાહ. જેમ જેમ ગ્રીડ અને લેમ્પના કેથોડ વચ્ચેનો વોલ્ટેજ વધે છે, ત્યાં સુધી એનોડ કરંટ વધે છે જ્યાં સુધી આ વોલ્ટેજ નિષ્ક્રિય ગેસ અણુઓના પ્રથમ ઉત્તેજના સંભવિતના મૂલ્ય સુધી પહોંચે નહીં. આ કિસ્સામાં, કેથોડ અને લેમ્પ ગ્રીડ વચ્ચેના પ્રવેગક સંભવિત તફાવતમાંથી પસાર થયેલા ઇલેક્ટ્રોન નિષ્ક્રિય વાયુના અણુઓને જમીનની અવસ્થામાંથી પ્રથમ ઉત્તેજિત સ્થિતિમાં સ્થાનાંતરિત કરવા માટે પૂરતી ઊર્જા મેળવે છે. નિષ્ક્રિય વાયુના અણુઓ સાથે અસ્થિર અથડામણના પરિણામે, મોટાભાગના ઇલેક્ટ્રોનની ઝડપ ઘટે છે અને તેઓ એનોડ અને લેમ્પ ગ્રીડ વચ્ચેના રિટાર્ડિંગ વોલ્ટેજને દૂર કરી શકતા નથી, જે એનોડ પ્રવાહમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે. આઈ 2 . રેઝિસ્ટર પર વોલ્ટેજ ડ્રોપ યુ આર, વર્તમાન દ્વારા બનાવેલ આઈ 2 , વર્ટિકલ ડિફ્લેક્શન પ્લેટોને ખવડાવવામાં આવે છે CRT. કેથોડ રે ટ્યુબની આડી ડિફ્લેક્શન પ્લેટો પર ( CRT) સ્કેન જનરેટરમાંથી સૉટૂથ વોલ્ટેજ પૂરું પાડવામાં આવે છે જી.આર. જ્યારે સ્વીપ જનરેટર અને ધ્વનિ જનરેટરની ફ્રીક્વન્સી સમાન હોય છે, ત્યારે ઓસિલોસ્કોપ સ્ક્રીન પર એક સ્થિર ઓસિલોગ્રામ જોવામાં આવે છે (ફિગ. 1 જુઓ). ઓસિલોગ્રામ પરથી, એનોડ વર્તમાન ( આઈ 2 ~ યુ આર).

નિર્ણાયક મૂલ્યને માપવા દ્વારા
, જેના પર ઓસિલોગ્રામ પર પ્રથમ લઘુત્તમ દેખાય છે, અમે નિષ્ક્રિય ગેસ અણુઓની ઉત્તેજના ઊર્જા નક્કી કરી શકીએ છીએ, જે અણુની પ્રથમ ઉત્તેજિત અને ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ્સની ઊર્જા વચ્ચેના તફાવતની સમાન છે:

, (11)

જ્યાં
- જનરેટર આઉટપુટ પર સિનુસોઇડલ વોલ્ટેજનું કંપનવિસ્તાર,
- ઇલેક્ટ્રોન ચાર્જ.

નિષ્ક્રિય ગેસ અણુઓ ખૂબ જ ટૂંકા સમય પછી ઇલેક્ટ્રોન સાથે અસ્થિર ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા ઉત્સાહિત થાય છે ( ~10 -8 સાથે), ફરીથી ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ પર પાછા ફરો, પ્રકાશના જથ્થાને (ફોટન) બહાર કાઢો, જેની ઉર્જા ઉત્તેજિત અને ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ્સની ઊર્જા વચ્ચેના તફાવત જેટલી હોય છે અને તે સૂત્ર (11) દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

ઉત્તેજિત ઉમદા ગેસ અણુ ફોટોન ઉત્સર્જન કરીને શોષિત ઊર્જાને મુક્ત કરે છે. ઉત્તેજના ઊર્જા પર ઇઆવા ફોટોનની તરંગલંબાઇ અને સમૂહ અનુક્રમે સમાન છે:
; (12)

, (13)

જ્યાં
- પ્લાન્કનું સતત,

- વેક્યૂમમાં પ્રકાશની ગતિ.

મેક્સવેલના સિદ્ધાંત મુજબ, ઓસીલેટરી સર્કિટમાં ઉદ્ભવતા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઓસિલેશન અવકાશમાં પ્રચાર કરી શકે છે. તેમના કાર્યોમાં, તેમણે બતાવ્યું કે આ તરંગો 300,000 km/s પ્રકાશની ઝડપે ફેલાય છે. જો કે, ઘણા વૈજ્ઞાનિકોએ મેક્સવેલના કાર્યને રદિયો આપવાનો પ્રયાસ કર્યો, તેમાંના એક હેનરિક હર્ટ્ઝ હતા. તે મેક્સવેલના કામ અંગે શંકાસ્પદ હતો અને તેણે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રના પ્રસારને ખોટો સાબિત કરવા માટે એક પ્રયોગ કરવાનો પ્રયાસ કર્યો.

અવકાશમાં ફેલાયેલા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રને કહેવામાં આવે છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડમાં, ચુંબકીય ઇન્ડક્શન અને ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ સ્ટ્રેન્થ પરસ્પર લંબરૂપ હોય છે, અને મેક્સવેલની થિયરી પરથી તે અનુસરે છે કે ચુંબકીય ઇન્ડક્શન અને સ્ટ્રેન્થનું પ્લેન ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગના પ્રસારની દિશામાં 90 0ના ખૂણા પર છે (ફિગ. 1) .

ચોખા. 1. ચુંબકીય ઇન્ડક્શન અને તીવ્રતાના સ્થાનના વિમાનો ()

હેનરિક હર્ટ્ઝે આ નિષ્કર્ષને પડકારવાનો પ્રયાસ કર્યો. તેમના પ્રયોગોમાં, તેમણે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોનો અભ્યાસ કરવા માટે એક ઉપકરણ બનાવવાનો પ્રયાસ કર્યો. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના ઉત્સર્જક મેળવવા માટે, હેનરિક હર્ટ્ઝે કહેવાતા હર્ટ્ઝ વાઇબ્રેટરનું નિર્માણ કર્યું, હવે આપણે તેને ટ્રાન્સમિટિંગ એન્ટેના (ફિગ. 2) કહીએ છીએ.

ચોખા. 2. હર્ટ્ઝ વાઇબ્રેટર ()

ચાલો જોઈએ કે હેનરિક હર્ટ્ઝને તેનું ઉત્સર્જક અથવા ટ્રાન્સમિટિંગ એન્ટેના કેવી રીતે મળ્યું.

ચોખા. 3. બંધ હર્ટ્ઝિયન ઓસીલેટરી સર્કિટ ()

બંધ ઓસીલેટરી સર્કિટ (ફિગ. 3) સાથે, હર્ટ્ઝે કેપેસિટરની પ્લેટોને જુદી જુદી દિશામાં ખસેડવાનું શરૂ કર્યું અને અંતે, પ્લેટો 180 0 ના ખૂણા પર સ્થિત હતી, અને તે બહાર આવ્યું કે જો આમાં ઓસિલેશન થાય છે ઓસીલેટરી સર્કિટ, પછી તેઓએ આ ઓપન ઓસીલેટરી સર્કિટને બધી બાજુઓ પર ઢાંકી દીધી. આના પરિણામે, બદલાતા વિદ્યુત ક્ષેત્રે વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવ્યું, અને વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્રે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બનાવ્યું, વગેરે. આ પ્રક્રિયાને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ કહેવામાં આવે છે (ફિગ. 4).

ચોખા. 4. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ ઉત્સર્જન ()

જો વોલ્ટેજ સ્ત્રોત ખુલ્લા ઓસીલેટરી સર્કિટ સાથે જોડાયેલ હોય, તો પછી એક સ્પાર્ક માઈનસ અને પ્લસ વચ્ચે કૂદકો મારશે, જે ચોક્કસપણે એક પ્રવેગક ચાર્જ છે. આ ચાર્જની આસપાસ, પ્રવેગ સાથે આગળ વધતા, વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર રચાય છે, જે વૈકલ્પિક વમળ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બનાવે છે, જે બદલામાં, વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે, વગેરે. આમ, હેનરિક હર્ટ્ઝની ધારણા મુજબ, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો ઉત્સર્જિત થશે. હર્ટ્ઝના પ્રયોગનો હેતુ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા અને પ્રસારને અવલોકન કરવાનો હતો.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો પ્રાપ્ત કરવા માટે, હર્ટ્ઝને રેઝોનેટર (ફિગ. 5) બનાવવું પડ્યું.

ચોખા. 5. હર્ટ્ઝ રેઝોનેટર ()

આ એક ઓસીલેટરી સર્કિટ છે, જે બે બોલથી સજ્જ કટ બંધ કન્ડક્ટર હતું અને આ બોલ્સ

એકબીજાથી ટૂંકા અંતરે. બે રેઝોનેટર બોલની વચ્ચે લગભગ તે જ ક્ષણે એક સ્પાર્ક કૂદકો માર્યો જ્યારે સ્પાર્ક ઉત્સર્જકમાં કૂદી પડ્યો (ફિગ. 6).

આકૃતિ 6. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોનું ઉત્સર્જન અને સ્વાગત ()

ત્યાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગનું ઉત્સર્જન હતું અને તે મુજબ, રિઝોનેટર દ્વારા આ તરંગનું સ્વાગત, જેનો ઉપયોગ રીસીવર તરીકે થતો હતો.

આ અનુભવથી તે અનુસરવામાં આવ્યું કે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો અસ્તિત્વમાં છે, તેઓ પ્રચાર કરે છે, તે મુજબ, ઊર્જા સ્થાનાંતરિત કરે છે, અને બંધ સર્કિટમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ બનાવી શકે છે, જે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગના ઉત્સર્જકથી પૂરતા પ્રમાણમાં મોટા અંતરે સ્થિત છે.

હર્ટ્ઝના પ્રયોગોમાં, ઓપન ઓસીલેટરી સર્કિટ અને રેઝોનેટર વચ્ચેનું અંતર લગભગ ત્રણ મીટર હતું. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ અવકાશમાં પ્રચાર કરી શકે છે તે શોધવા માટે આ પૂરતું હતું. ત્યારબાદ, હર્ટ્ઝે તેના પ્રયોગો હાથ ધર્યા અને જાણવા મળ્યું કે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો કેવી રીતે પ્રસરે છે, કેટલીક સામગ્રી પ્રચારમાં દખલ કરી શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે, વિદ્યુત પ્રવાહનું સંચાલન કરતી સામગ્રી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગને પસાર થતા અટકાવે છે. જે સામગ્રી વીજળીનું સંચાલન કરતી નથી તે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગને પસાર થવા દે છે.

હેનરિક હર્ટ્ઝના પ્રયોગોએ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના પ્રસારણ અને પ્રાપ્તિની શક્યતા દર્શાવી હતી. ત્યારબાદ, ઘણા વૈજ્ઞાનિકોએ આ દિશામાં કામ કરવાનું શરૂ કર્યું. સૌથી મોટી સફળતા રશિયન વૈજ્ઞાનિક એલેક્ઝાન્ડર પોપોવ દ્વારા પ્રાપ્ત થઈ હતી, જેઓ અંતરે માહિતી પ્રસારિત કરનાર વિશ્વમાં પ્રથમ હતા. આને આપણે હવે રશિયનમાં અનુવાદિત કરીએ છીએ, "રેડિયો" નો અર્થ છે "વિદ્યુતચુંબકીય તરંગોનો ઉપયોગ કરીને વાયરલેસ ટ્રાન્સમિશન" મે 7, 1895 ના રોજ કરવામાં આવ્યું હતું. સેન્ટ પીટર્સબર્ગ યુનિવર્સિટીમાં, પોપોવનું ઉપકરણ સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું હતું, જેણે પ્રથમ રેડિયોગ્રામ મેળવ્યો હતો: તેમાં ફક્ત બે શબ્દો હતા: હેનરિક હર્ટ્ઝ;

હકીકત એ છે કે આ સમય સુધીમાં ટેલિગ્રાફ (વાયર્ડ કમ્યુનિકેશન) અને ટેલિફોન પહેલેથી જ અસ્તિત્વમાં છે, અને મોર્સ કોડ પણ અસ્તિત્વમાં છે, જેની મદદથી પોપોવના કર્મચારીએ બિંદુઓ અને ડેશ ટ્રાન્સમિટ કર્યા હતા, જે કમિશનની સામે બોર્ડ પર લખેલા અને ડિસિફર કરવામાં આવ્યા હતા. . પોપોવનો રેડિયો, અલબત્ત, અમે ઉપયોગ કરીએ છીએ તે આધુનિક રીસીવરોની જેમ નથી (ફિગ. 7).

ચોખા. 7. પોપોવનું રેડિયો રીસીવર ()

પોપોવે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના ઉત્સર્જકો સાથે નહીં, પરંતુ વીજળીના સંકેતો પ્રાપ્ત કરીને, વાવાઝોડા સાથે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના સ્વાગત પર તેનો પ્રથમ અભ્યાસ હાથ ધર્યો, અને તેણે તેના રીસીવરને લાઈટનિંગ માર્કર (ફિગ. 8) કહ્યું.

ચોખા. 8. પોપોવ લાઈટનિંગ ડિટેક્ટર ()

પોપોવના ગુણોમાં રિસીવિંગ એન્ટેના બનાવવાની શક્યતાનો સમાવેશ થાય છે; તેમણે જ એક ખાસ લાંબો એન્ટેના બનાવવાની જરૂરિયાત દર્શાવી હતી જે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોમાંથી પૂરતી મોટી માત્રામાં ઊર્જા મેળવી શકે જેથી આ એન્ટેનામાં વૈકલ્પિક વિદ્યુત પ્રવાહ પ્રેરિત થાય.

ચાલો ધ્યાનમાં લઈએ કે પોપોવના રીસીવરમાં કયા ભાગોનો સમાવેશ થાય છે. રીસીવરનો મુખ્ય ભાગ કોહેરર હતો (ધાતુની ફાઇલિંગથી ભરેલી કાચની નળી (ફિગ. 9)).

આયર્ન ફાઇલિંગની આ સ્થિતિમાં ઉચ્ચ વિદ્યુત પ્રતિકાર હોય છે, આ સ્થિતિમાં કોહેરરે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પસાર કર્યો ન હતો, પરંતુ જલદી એક નાની સ્પાર્ક કોહરરમાંથી સરકી ગઈ (આ માટે ત્યાં બે સંપર્કો હતા જે અલગ હતા), લાકડાંઈ નો વહેર સિન્ટર થઈ ગયો અને કોહરરનો પ્રતિકાર સેંકડો વખત ઘટ્યો.

પોપોવ રીસીવરનો આગળનો ભાગ ઇલેક્ટ્રિક બેલ છે (ફિગ. 10).

ચોખા. 10. પોપોવ રીસીવરમાં ઇલેક્ટ્રિક બેલ ()

તે ઇલેક્ટ્રિક બેલ હતી જેણે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગના સ્વાગતની જાહેરાત કરી હતી. ઇલેક્ટ્રિક બેલ ઉપરાંત, પોપોવના રીસીવર પાસે સીધો વર્તમાન સ્ત્રોત હતો - એક બેટરી (ફિગ. 7), જે સમગ્ર રીસીવરની કામગીરીને સુનિશ્ચિત કરે છે. અને, અલબત્ત, પ્રાપ્ત કરનાર એન્ટેના, જે પોપોવએ ફુગ્ગાઓમાં ઉભા કર્યા (ફિગ. 11).

ચોખા. 11. એન્ટેના પ્રાપ્ત કરી રહ્યું છે ()

રીસીવરની કામગીરી નીચે મુજબ હતી: બેટરીએ સર્કિટમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ બનાવ્યો જેમાં કોહરર અને બેલ જોડાયેલા હતા. ઇલેક્ટ્રીક બેલ વાગી શકતી નથી, કારણ કે કોહરર પાસે ઉચ્ચ વિદ્યુત પ્રતિકાર હતો, વર્તમાન પસાર થતો ન હતો, અને ઇચ્છિત પ્રતિકાર પસંદ કરવો જરૂરી હતો. જ્યારે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ પ્રાપ્ત કરનાર એન્ટેનાને અથડાવે છે, ત્યારે તેમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પ્રેરિત કરવામાં આવ્યો હતો, એન્ટેનામાંથી ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ અને પાવર સ્રોત એકસાથે ખૂબ મોટો હતો - તે ક્ષણે એક સ્પાર્ક કૂદકો માર્યો, કોહેરર લાકડાંઈ નો વહેર સિન્ટર થયો, અને ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પસાર થયો. ઉપકરણ ઘંટ વાગવા લાગ્યો (ફિગ. 12).

ચોખા. 12. પોપોવ રીસીવરના ઓપરેટિંગ સિદ્ધાંત ()

ઘંટડી ઉપરાંત, પોપોવના રીસીવરમાં એક સ્ટ્રાઇકિંગ મિકેનિઝમ એવી રીતે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યું હતું કે તે બેલ અને કોહરરને વારાફરતી અથડાવે, જેથી કોહરરને હલાવી દે. જ્યારે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ આવ્યા, ઘંટડી વાગી, કોહરર હચમચી ગયો - લાકડાંઈ નો વહેર વેરવિખેર થયો, અને તે જ ક્ષણે પ્રતિકાર ફરીથી વધ્યો, ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ કોહરરમાંથી વહેતો બંધ થઈ ગયો. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગના આગલા સ્વાગત સુધી બેલ વાગવાનું બંધ થઈ ગયું. આ રીતે પોપોવના રીસીવર કામ કરતા હતા.

પોપોવ નીચે દર્શાવેલ છે: રીસીવર લાંબા અંતર પર ખૂબ સારી રીતે કામ કરી શકે છે, પરંતુ આ માટે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોનું ખૂબ જ સારું ઉત્સર્જક બનાવવું જરૂરી છે - આ તે સમયની સમસ્યા હતી.

પોપોવના ઉપકરણનો ઉપયોગ કરીને પ્રથમ ટ્રાન્સમિશન 25 મીટરના અંતરે થયું હતું, અને માત્ર થોડા વર્ષોમાં અંતર પહેલેથી જ 50 કિલોમીટરથી વધુ હતું. આજે, રેડિયો તરંગોની મદદથી, આપણે સમગ્ર વિશ્વમાં માહિતી પ્રસારિત કરી શકીએ છીએ.

પોપોવે માત્ર આ ક્ષેત્રમાં જ કામ કર્યું ન હતું, ઇટાલિયન વૈજ્ઞાનિક માર્કોનીએ તેમની શોધને લગભગ સમગ્ર વિશ્વમાં ઉત્પાદનમાં રજૂ કરવામાં વ્યવસ્થાપિત કરી હતી. તેથી, પ્રથમ રેડિયો રીસીવરો વિદેશથી અમારી પાસે આવ્યા. અમે નીચેના પાઠોમાં આધુનિક રેડિયો સંચારના સિદ્ધાંતો જોઈશું.

ગ્રંથસૂચિ

1. તિખોમિરોવા એસ.એ., યાવોર્સ્કી બી.એમ. ભૌતિકશાસ્ત્ર (મૂળભૂત સ્તર) - એમ.: નેમોસીન, 2012.
2. Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. ભૌતિકશાસ્ત્ર 10 મા ધોરણ. - એમ.: નેમોસીન, 2014.
3. કિકોઈન આઈ.કે., કિકોઈન એ.કે. ભૌતિકશાસ્ત્ર-9. - એમ.: શિક્ષણ, 1990.

ગૃહ કાર્ય

1. મેક્સવેલના કયા તારણો હેનરિક હર્ટ્ઝે પડકારવાનો પ્રયાસ કર્યો?
2. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગની વ્યાખ્યા આપો.
3. પોપોવ રીસીવરના ઓપરેટિંગ સિદ્ધાંતને નામ આપો.

1. ઈન્ટરનેટ પોર્ટલ Mirit.ru ().
2. ઈન્ટરનેટ પોર્ટલ Ido.tsu.ru ().
3. ઈન્ટરનેટ પોર્ટલ Reftrend.ru ().

હર્ટ્ઝે ઇલેક્ટ્રિક વાઇબ્રેટર સર્કિટમાં ચાર્જ ઓસિલેશન બનાવ્યું અને નજીકના રિઝોનેટર સર્કિટમાં સ્પાર્ક કેવી રીતે કૂદકો માર્યો અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઓસિલેશન્સ ઉદભવ્યા તેનું અવલોકન કર્યું.

હર્ટ્ઝના અદ્ભુત પ્રયોગો પછી વિશ્વભરના ઘણા દેશો અને પ્રયોગશાળાઓમાં સફળતાપૂર્વક પુનરાવર્તિત થયા. જેમ આપણે જાણીએ છીએ, એલેક્ઝાન્ડર સ્ટેપનોવિચ પોપોવનું નોંધપાત્ર સંશોધન હર્ટ્ઝના પ્રયોગો પર પ્રતિબિંબ સાથે શરૂ થયું, જે પછી રેડિયો સંચારની શોધ તરફ દોરી ગયું.

હર્ટ્ઝે તેણે રેકોર્ડ કરેલા સ્પંદનોને નામ આપ્યું વિદ્યુત બળના કિરણો.

હેનરિક હર્ટ્ઝનું પોટ્રેટ

તેમણે શોધી કાઢ્યું કે વિદ્યુત કિરણો દખલ કરે છે અને ડામરના બનેલા પ્રિઝમમાં વક્રીવર્તિત થાય છે, જેમ પ્રકાશ કિરણો કાચ અથવા ક્વાર્ટઝ પ્રિઝમ અથવા લેન્સમાં વક્રીવર્તિત થાય છે. આ કિરણો માત્ર તેમની ઓસિલેશન ફ્રીક્વન્સી અથવા તરંગલંબાઇમાં અલગ પડે છે: હર્ટ્ઝના કિરણો માટે, તરંગલંબાઇ 60 સેન્ટિમીટરથી કેટલાક મીટર સુધીની હોય છે, જ્યારે પ્રકાશ કિરણોની તરંગલંબાઇ 0.4 થી 0.75 માઇક્રોન સુધીની હોય છે.

હેનરિક હર્ટ્ઝે લખ્યું: "...તે ખૂબ જ સંભવ લાગે છે કે વર્ણવેલ પ્રયોગો પ્રકાશ, ઉષ્મા કિરણો અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ ગતિની ઓળખ સાબિત કરે છે."

હર્ટ્ઝના પ્રયોગોએ વૈજ્ઞાનિકોને મેક્સવેલના બોલ્ડ સિદ્ધાંતને વધુને વધુ યાદ કરવા દબાણ કર્યું, જેણે તમામ પ્રકાશ અને વિદ્યુત ઘટનાઓને એક સંપૂર્ણમાં જોડ્યા.

ગણતરીઓ દર્શાવે છે કે હર્ટ્ઝના વિદ્યુતચુંબકીય તરંગોની ઝડપ પ્રકાશની ઝડપ જેટલી છે!

મેક્સવેલના સિદ્ધાંતની તરફેણમાં વધુ અને વધુ વૈજ્ઞાનિક તથ્યો એકઠા થયા.

મેક્સવેલ દ્વારા મેળવેલા સંબંધની પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી, જે મુજબ કોઈપણ પદાર્થનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ તેના ડાઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય અભેદ્યતાના ઉત્પાદનના વર્ગમૂળની બરાબર છે. આમ, પદાર્થના વિદ્યુત અને ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મો વચ્ચે સ્પષ્ટ અને સ્પષ્ટ જોડાણ સ્થાપિત થયું હતું...

નાના સેટઅપનો એક ફોટોગ્રાફ જેણે તેને શોધવાની મંજૂરી આપી કે રેડિયો સર્કિટમાં એક ઓસીલેટીંગ સર્કિટ અન્ય સર્કિટ દ્વારા મોકલવામાં આવેલા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોને ઉપાડી શકે છે.

તેઓને બાર્ટોલિન અને માલુસની શોધ માટે એક સરળ સમજૂતી મળી: વિવિધ દિશાઓના ટ્રાંસવર્સ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો ધરાવતા પ્રકાશ બીમમાં, જ્યારે ડાઇલેક્ટ્રિક્સમાંથી પ્રતિબિંબિત થાય છે અથવા એનિસોટ્રોપિક સ્ફટિકોમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે તરંગો રહે છે જેનું ધ્રુવીકરણ સખત રીતે વ્યાખ્યાયિત પ્લેન - ધ્રુવીકૃત તરંગોમાં રહે છે.

1879 માં, અંગ્રેજી ભૌતિકશાસ્ત્રી જ્હોન કેરે શોધ્યું કે મજબૂત ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રના પ્રભાવ હેઠળ, પ્રવાહી અથવા ગેસ જેવા કોઈપણ સજાતીય પદાર્થમાં બેવડા વક્રીભવનની ઘટનાનું અવલોકન કરવું શક્ય છે.

પદાર્થના ઓપ્ટિકલ અને વિદ્યુત ગુણધર્મો વચ્ચેના નજીકના જોડાણની બીજી પુષ્ટિ અને તે જ સમયે પુરાવા છે કે ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં ગેસ અથવા પ્રવાહી એનિસોટ્રોપિક સ્ફટિકો જેવું જ બને છે!

કેટલાક પદાર્થોના અન્યમાં રૂપાંતરણમાં 20મી સદીના વૈજ્ઞાનિક ચમત્કારોની આ કેટલી નજીક છે...

મેક્સવેલના સિદ્ધાંત મુજબ, ઓસીલેટરી સર્કિટમાં ઉદ્ભવતા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઓસિલેશન અવકાશમાં પ્રચાર કરી શકે છે. તેમના કાર્યોમાં, તેમણે બતાવ્યું કે આ તરંગો 300,000 km/s પ્રકાશની ઝડપે ફેલાય છે. જો કે, ઘણા વૈજ્ઞાનિકોએ મેક્સવેલના કાર્યને રદિયો આપવાનો પ્રયાસ કર્યો, તેમાંના એક હેનરિક હર્ટ્ઝ હતા. તે મેક્સવેલના કામ અંગે શંકાસ્પદ હતો અને તેણે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રના પ્રસારને ખોટો સાબિત કરવા માટે એક પ્રયોગ કરવાનો પ્રયાસ કર્યો.

અવકાશમાં ફેલાયેલા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રને કહેવામાં આવે છે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ફિલ્ડમાં, ચુંબકીય ઇન્ડક્શન અને ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ સ્ટ્રેન્થ પરસ્પર લંબરૂપ હોય છે, અને મેક્સવેલની થિયરી પરથી તે અનુસરે છે કે ચુંબકીય ઇન્ડક્શન અને સ્ટ્રેન્થનું પ્લેન ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગના પ્રસારની દિશામાં 90 0ના ખૂણા પર છે (ફિગ. 1) .

ચોખા. 1. ચુંબકીય ઇન્ડક્શન અને તીવ્રતાના સ્થાનના વિમાનો ()

હેનરિક હર્ટ્ઝે આ નિષ્કર્ષને પડકારવાનો પ્રયાસ કર્યો. તેમના પ્રયોગોમાં, તેમણે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોનો અભ્યાસ કરવા માટે એક ઉપકરણ બનાવવાનો પ્રયાસ કર્યો. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના ઉત્સર્જક મેળવવા માટે, હેનરિક હર્ટ્ઝે કહેવાતા હર્ટ્ઝ વાઇબ્રેટરનું નિર્માણ કર્યું, હવે આપણે તેને ટ્રાન્સમિટિંગ એન્ટેના (ફિગ. 2) કહીએ છીએ.

ચોખા. 2. હર્ટ્ઝ વાઇબ્રેટર ()

ચાલો જોઈએ કે હેનરિક હર્ટ્ઝને તેનું ઉત્સર્જક અથવા ટ્રાન્સમિટિંગ એન્ટેના કેવી રીતે મળ્યું.

ચોખા. 3. બંધ હર્ટ્ઝિયન ઓસીલેટરી સર્કિટ ()

બંધ ઓસીલેટરી સર્કિટ (ફિગ. 3) સાથે, હર્ટ્ઝે કેપેસિટરની પ્લેટોને જુદી જુદી દિશામાં ખસેડવાનું શરૂ કર્યું અને અંતે, પ્લેટો 180 0 ના ખૂણા પર સ્થિત હતી, અને તે બહાર આવ્યું કે જો આમાં ઓસિલેશન થાય છે ઓસીલેટરી સર્કિટ, પછી તેઓએ આ ઓપન ઓસીલેટરી સર્કિટને બધી બાજુઓ પર ઢાંકી દીધી. આના પરિણામે, બદલાતા વિદ્યુત ક્ષેત્રે વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવ્યું, અને વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્રે ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બનાવ્યું, વગેરે. આ પ્રક્રિયાને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ કહેવામાં આવે છે (ફિગ. 4).

ચોખા. 4. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ ઉત્સર્જન ()

જો વોલ્ટેજ સ્ત્રોત ખુલ્લા ઓસીલેટરી સર્કિટ સાથે જોડાયેલ હોય, તો પછી એક સ્પાર્ક માઈનસ અને પ્લસ વચ્ચે કૂદકો મારશે, જે ચોક્કસપણે એક પ્રવેગક ચાર્જ છે. આ ચાર્જની આસપાસ, પ્રવેગ સાથે આગળ વધતા, વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર રચાય છે, જે વૈકલ્પિક વમળ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર બનાવે છે, જે બદલામાં, વૈકલ્પિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર બનાવે છે, વગેરે. આમ, હેનરિક હર્ટ્ઝની ધારણા મુજબ, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો ઉત્સર્જિત થશે. હર્ટ્ઝના પ્રયોગનો હેતુ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા અને પ્રસારને અવલોકન કરવાનો હતો.

ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો પ્રાપ્ત કરવા માટે, હર્ટ્ઝને રેઝોનેટર (ફિગ. 5) બનાવવું પડ્યું.

ચોખા. 5. હર્ટ્ઝ રેઝોનેટર ()

આ એક ઓસીલેટરી સર્કિટ છે, જે બે બોલથી સજ્જ કટ બંધ કન્ડક્ટર હતું અને આ બોલ્સ

એકબીજાથી ટૂંકા અંતરે. બે રેઝોનેટર બોલની વચ્ચે લગભગ તે જ ક્ષણે એક સ્પાર્ક કૂદકો માર્યો જ્યારે સ્પાર્ક ઉત્સર્જકમાં કૂદી પડ્યો (ફિગ. 6).

આકૃતિ 6. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોનું ઉત્સર્જન અને સ્વાગત ()

ત્યાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગનું ઉત્સર્જન હતું અને તે મુજબ, રિઝોનેટર દ્વારા આ તરંગનું સ્વાગત, જેનો ઉપયોગ રીસીવર તરીકે થતો હતો.

આ અનુભવથી તે અનુસરવામાં આવ્યું કે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો અસ્તિત્વમાં છે, તેઓ પ્રચાર કરે છે, તે મુજબ, ઊર્જા સ્થાનાંતરિત કરે છે, અને બંધ સર્કિટમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ બનાવી શકે છે, જે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગના ઉત્સર્જકથી પૂરતા પ્રમાણમાં મોટા અંતરે સ્થિત છે.

હર્ટ્ઝના પ્રયોગોમાં, ઓપન ઓસીલેટરી સર્કિટ અને રેઝોનેટર વચ્ચેનું અંતર લગભગ ત્રણ મીટર હતું. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ અવકાશમાં પ્રચાર કરી શકે છે તે શોધવા માટે આ પૂરતું હતું. ત્યારબાદ, હર્ટ્ઝે તેના પ્રયોગો હાથ ધર્યા અને જાણવા મળ્યું કે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો કેવી રીતે પ્રસરે છે, કેટલીક સામગ્રી પ્રચારમાં દખલ કરી શકે છે, ઉદાહરણ તરીકે, વિદ્યુત પ્રવાહનું સંચાલન કરતી સામગ્રી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગને પસાર થતા અટકાવે છે. જે સામગ્રી વીજળીનું સંચાલન કરતી નથી તે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગને પસાર થવા દે છે.

હેનરિક હર્ટ્ઝના પ્રયોગોએ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના પ્રસારણ અને પ્રાપ્તિની શક્યતા દર્શાવી હતી. ત્યારબાદ, ઘણા વૈજ્ઞાનિકોએ આ દિશામાં કામ કરવાનું શરૂ કર્યું. સૌથી મોટી સફળતા રશિયન વૈજ્ઞાનિક એલેક્ઝાન્ડર પોપોવ દ્વારા પ્રાપ્ત થઈ હતી, જેઓ અંતરે માહિતી પ્રસારિત કરનાર વિશ્વમાં પ્રથમ હતા. આને આપણે હવે રશિયનમાં અનુવાદિત કરીએ છીએ, "રેડિયો" નો અર્થ છે "વિદ્યુતચુંબકીય તરંગોનો ઉપયોગ કરીને વાયરલેસ ટ્રાન્સમિશન" મે 7, 1895 ના રોજ કરવામાં આવ્યું હતું. સેન્ટ પીટર્સબર્ગ યુનિવર્સિટીમાં, પોપોવનું ઉપકરણ સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું હતું, જેણે પ્રથમ રેડિયોગ્રામ મેળવ્યો હતો: તેમાં ફક્ત બે શબ્દો હતા: હેનરિક હર્ટ્ઝ;

હકીકત એ છે કે આ સમય સુધીમાં ટેલિગ્રાફ (વાયર્ડ કમ્યુનિકેશન) અને ટેલિફોન પહેલેથી જ અસ્તિત્વમાં છે, અને મોર્સ કોડ પણ અસ્તિત્વમાં છે, જેની મદદથી પોપોવના કર્મચારીએ બિંદુઓ અને ડેશ ટ્રાન્સમિટ કર્યા હતા, જે કમિશનની સામે બોર્ડ પર લખેલા અને ડિસિફર કરવામાં આવ્યા હતા. . પોપોવનો રેડિયો, અલબત્ત, અમે ઉપયોગ કરીએ છીએ તે આધુનિક રીસીવરોની જેમ નથી (ફિગ. 7).

ચોખા. 7. પોપોવનું રેડિયો રીસીવર ()

પોપોવે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના ઉત્સર્જકો સાથે નહીં, પરંતુ વીજળીના સંકેતો પ્રાપ્ત કરીને, વાવાઝોડા સાથે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના સ્વાગત પર તેનો પ્રથમ અભ્યાસ હાથ ધર્યો, અને તેણે તેના રીસીવરને લાઈટનિંગ માર્કર (ફિગ. 8) કહ્યું.

ચોખા. 8. પોપોવ લાઈટનિંગ ડિટેક્ટર ()

પોપોવના ગુણોમાં રિસીવિંગ એન્ટેના બનાવવાની શક્યતાનો સમાવેશ થાય છે; તેમણે જ એક ખાસ લાંબો એન્ટેના બનાવવાની જરૂરિયાત દર્શાવી હતી જે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોમાંથી પૂરતી મોટી માત્રામાં ઊર્જા મેળવી શકે જેથી આ એન્ટેનામાં વૈકલ્પિક વિદ્યુત પ્રવાહ પ્રેરિત થાય.

ચાલો ધ્યાનમાં લઈએ કે પોપોવના રીસીવરમાં કયા ભાગોનો સમાવેશ થાય છે. રીસીવરનો મુખ્ય ભાગ કોહેરર હતો (ધાતુની ફાઇલિંગથી ભરેલી કાચની નળી (ફિગ. 9)).

આયર્ન ફાઇલિંગની આ સ્થિતિમાં ઉચ્ચ વિદ્યુત પ્રતિકાર હોય છે, આ સ્થિતિમાં કોહેરરે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પસાર કર્યો ન હતો, પરંતુ જલદી એક નાની સ્પાર્ક કોહરરમાંથી સરકી ગઈ (આ માટે ત્યાં બે સંપર્કો હતા જે અલગ હતા), લાકડાંઈ નો વહેર સિન્ટર થઈ ગયો અને કોહરરનો પ્રતિકાર સેંકડો વખત ઘટ્યો.

પોપોવ રીસીવરનો આગળનો ભાગ ઇલેક્ટ્રિક બેલ છે (ફિગ. 10).

ચોખા. 10. પોપોવ રીસીવરમાં ઇલેક્ટ્રિક બેલ ()

તે ઇલેક્ટ્રિક બેલ હતી જેણે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગના સ્વાગતની જાહેરાત કરી હતી. ઇલેક્ટ્રિક બેલ ઉપરાંત, પોપોવના રીસીવર પાસે સીધો વર્તમાન સ્ત્રોત હતો - એક બેટરી (ફિગ. 7), જે સમગ્ર રીસીવરની કામગીરીને સુનિશ્ચિત કરે છે. અને, અલબત્ત, પ્રાપ્ત કરનાર એન્ટેના, જે પોપોવએ ફુગ્ગાઓમાં ઉભા કર્યા (ફિગ. 11).

ચોખા. 11. એન્ટેના પ્રાપ્ત કરી રહ્યું છે ()

રીસીવરની કામગીરી નીચે મુજબ હતી: બેટરીએ સર્કિટમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ બનાવ્યો જેમાં કોહરર અને બેલ જોડાયેલા હતા. ઇલેક્ટ્રીક બેલ વાગી શકતી નથી, કારણ કે કોહરર પાસે ઉચ્ચ વિદ્યુત પ્રતિકાર હતો, વર્તમાન પસાર થતો ન હતો, અને ઇચ્છિત પ્રતિકાર પસંદ કરવો જરૂરી હતો. જ્યારે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ પ્રાપ્ત કરનાર એન્ટેનાને અથડાવે છે, ત્યારે તેમાં ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પ્રેરિત કરવામાં આવ્યો હતો, એન્ટેનામાંથી ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ અને પાવર સ્રોત એકસાથે ખૂબ મોટો હતો - તે ક્ષણે એક સ્પાર્ક કૂદકો માર્યો, કોહેરર લાકડાંઈ નો વહેર સિન્ટર થયો, અને ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ પસાર થયો. ઉપકરણ ઘંટ વાગવા લાગ્યો (ફિગ. 12).

ચોખા. 12. પોપોવ રીસીવરના ઓપરેટિંગ સિદ્ધાંત ()

ઘંટડી ઉપરાંત, પોપોવના રીસીવરમાં એક સ્ટ્રાઇકિંગ મિકેનિઝમ એવી રીતે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યું હતું કે તે બેલ અને કોહરરને વારાફરતી અથડાવે, જેથી કોહરરને હલાવી દે. જ્યારે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ આવ્યા, ઘંટડી વાગી, કોહરર હચમચી ગયો - લાકડાંઈ નો વહેર વેરવિખેર થયો, અને તે જ ક્ષણે પ્રતિકાર ફરીથી વધ્યો, ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ કોહરરમાંથી વહેતો બંધ થઈ ગયો. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગના આગલા સ્વાગત સુધી બેલ વાગવાનું બંધ થઈ ગયું. આ રીતે પોપોવના રીસીવર કામ કરતા હતા.

પોપોવ નીચે દર્શાવેલ છે: રીસીવર લાંબા અંતર પર ખૂબ સારી રીતે કામ કરી શકે છે, પરંતુ આ માટે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોનું ખૂબ જ સારું ઉત્સર્જક બનાવવું જરૂરી છે - આ તે સમયની સમસ્યા હતી.

પોપોવના ઉપકરણનો ઉપયોગ કરીને પ્રથમ ટ્રાન્સમિશન 25 મીટરના અંતરે થયું હતું, અને માત્ર થોડા વર્ષોમાં અંતર પહેલેથી જ 50 કિલોમીટરથી વધુ હતું. આજે, રેડિયો તરંગોની મદદથી, આપણે સમગ્ર વિશ્વમાં માહિતી પ્રસારિત કરી શકીએ છીએ.

પોપોવે માત્ર આ ક્ષેત્રમાં જ કામ કર્યું ન હતું, ઇટાલિયન વૈજ્ઞાનિક માર્કોનીએ તેમની શોધને લગભગ સમગ્ર વિશ્વમાં ઉત્પાદનમાં રજૂ કરવામાં વ્યવસ્થાપિત કરી હતી. તેથી, પ્રથમ રેડિયો રીસીવરો વિદેશથી અમારી પાસે આવ્યા. અમે નીચેના પાઠોમાં આધુનિક રેડિયો સંચારના સિદ્ધાંતો જોઈશું.

ગ્રંથસૂચિ

1. તિખોમિરોવા એસ.એ., યાવોર્સ્કી બી.એમ. ભૌતિકશાસ્ત્ર (મૂળભૂત સ્તર) - એમ.: નેમોસીન, 2012.
2. Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. ભૌતિકશાસ્ત્ર 10 મા ધોરણ. - એમ.: નેમોસીન, 2014.
3. કિકોઈન આઈ.કે., કિકોઈન એ.કે. ભૌતિકશાસ્ત્ર-9. - એમ.: શિક્ષણ, 1990.

ગૃહ કાર્ય

1. મેક્સવેલના કયા તારણો હેનરિક હર્ટ્ઝે પડકારવાનો પ્રયાસ કર્યો?
2. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગની વ્યાખ્યા આપો.
3. પોપોવ રીસીવરના ઓપરેટિંગ સિદ્ધાંતને નામ આપો.

1. ઈન્ટરનેટ પોર્ટલ Mirit.ru ().
2. ઈન્ટરનેટ પોર્ટલ Ido.tsu.ru ().
3. ઈન્ટરનેટ પોર્ટલ Reftrend.ru ().

લગભગ 10-11 સેમી પ્રતિ સેકન્ડ લગભગ 1021 ચક્રની આવર્તનને અનુરૂપ છે.

અગાઉના ફકરામાં પહેલેથી જ ઉલ્લેખ કર્યો છે તેમ, મેક્સવેલના સિદ્ધાંતની પ્રાયોગિક પુષ્ટિ હાલમાં રેડિયો એન્જિનિયરિંગની તમામ સિદ્ધિઓના રૂપમાં એટલી બધી સામગ્રીમાં રજૂ કરવામાં આવી છે કે હવે પ્રાયોગિક રીતે કંઈપણ સાબિત કરવું જરૂરી નથી. પરંતુ હજી પણ અહીં એવા પ્રયોગોનો ટૂંકમાં ઉલ્લેખ કરવો જરૂરી છે જે મેક્સવેલના સિદ્ધાંતની પ્રથમ પ્રાયોગિક પુષ્ટિ હતી અને તે જ સમયે, કહેવાતા "વાયરલેસ એનર્જી ટ્રાન્સફર" નું પ્રથમ અમલીકરણ અમે હર્ટ્ઝના પ્રયોગો વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ 1887 -1889.

હર્ટ્ઝના પ્રયોગોમાં, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોનું જનરેટર, અથવા, શું સમાન છે, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઓસિલેશન, સૌથી સરળ ઓસીલેટરી સર્કિટ હતું, જેને કહેવાતા વાઇબ્રેટરજે શોર્ટ-સર્કિટેડ કેપેસિટર છે. આવા સર્કિટમાં ઇલેક્ટ્રિકલ ઓસિલેશનની ઘટનાનું વિગતવાર ગાણિતિક વિશ્લેષણ વિશેષ અભ્યાસક્રમો માટેનું છે. અહીં આપણે સંક્ષિપ્તમાં ફક્ત પર્યાવરણમાં ઘટનાની ભૌતિક બાજુના વર્ણન (યોજનાકીય) પર ધ્યાન આપીશું જેનો ઉપયોગ હર્ટ્ઝે તેના શાસ્ત્રીય પ્રયોગોમાં કર્યો હતો, તે સમયે હાથ ધરવામાં આવ્યો હતો જ્યારે, અલબત્ત, સતત ઓસિલેશનના આધુનિક જનરેટર હજુ સુધી જાણીતા ન હતા.

ચાલો પ્લેટો સાથે કેપેસિટરની કલ્પના કરીએ આરઅને એસ(ફિગ. 180), જેની ક્ષમતા સી જેટલી છે.

કેપેસિટર પ્લેટોને વાયર દ્વારા ટૂંકાવી શકાય છે વી.સી.દરેક વાયર, જેમ આપણે જાણીએ છીએ, સ્વ-ઇન્ડક્શનનો ચોક્કસ ગુણાંક ધરાવે છે એલ> 0. આકૃતિ 180 માં, સ્પષ્ટતા માટે, આ સ્વ-ઇન્ડક્શનને કેન્દ્રિત તરીકે દર્શાવવામાં આવ્યું છે. પ્રારંભિક ક્ષણે સ્વિચ કરવા દો પ્રતિ.ઓપન અને કેપેસિટર સંભવિત તફાવત માટે આકૃતિમાં બતાવેલ નથી કેટલાક ઉર્જા સ્ત્રોત દ્વારા ચાર્જ કરવામાં આવે છે U p -U s =U 1 , અને પ્લેટ આરચાલો માની લઈએ કે પોઝિટિવ ચાર્જ થયો છે. ચાર્જ્ડ કેપેસિટરનું ઊર્જા અનામત, જેમ જાણીતું છે, તે સમાન છે:

જ્યાં પ્ર-ચાર્જ, C એ કેપેસિટરની કેપેસીટન્સ છે, અને આ ઊર્જા

કેપેસિટરની પ્લેટો વચ્ચેના વિદ્યુત ક્ષેત્રની ઊર્જા સિવાય બીજું કંઈ નથી. સર્કિટમાં વર્તમાન વી.સી.હજુ સુધી નથી, કારણ કે સાંકળ

આ ખુલ્લું છે. તેથી, સિસ્ટમની સમગ્ર ઊર્જા છે

ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ઊર્જામાં.

જો હવે સાંકળ વી.સી.બંધ કરો, પછી તેમાં એક કરંટ ઉભો થશે, એટલે કે, ડાઇલેક્ટ્રિકમાં કેટલીક ગતિ પ્રક્રિયા કે જેમાં આપણી સિસ્ટમ સ્થિત છે તે સ્વિંગ થશે. ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક જડતાને લીધે, સ્વ-ઇન્ડક્શન ગુણાંક દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે એલ,વર્તમાન તરત જ તેના મહત્તમ મૂલ્ય સુધી પહોંચતું નથી, પરંતુ ધીમે ધીમે વધશે. જેમ જેમ વર્તમાન વધે છે, કેપેસિટરની પ્લેટો વચ્ચેનો વોલ્ટેજ ઘટશે, ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની ઊર્જા ઘટશે, ચુંબકીય ક્ષેત્રની ઊર્જામાં ફેરવાશે, એટલે કે. ઇલેક્ટ્રોકાઇનેટિક ઊર્જામાં, 1/2 તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે લિ2.જો

સર્કિટનો ઓહ્મિક (વધુ ચોક્કસપણે, સક્રિય) પ્રતિકાર આરશૂન્યની બરાબર હતી અને તેમાં કોઈ નુકસાન થયું ન હતું, તો પછી વિદ્યુત ક્ષેત્રની ઊર્જા સંપૂર્ણપણે ચુંબકીય ક્ષેત્રની ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થવી જોઈએ, જેથી કોઈપણ સમયે વિદ્યુત અને ચુંબકીય ક્ષેત્રોની ઊર્જાનો સરવાળો થાય. વિદ્યુત ક્ષેત્રની ઉર્જાના આરંભિક અનામત સમાન હોવું, એટલે કે ગુણોત્તર મૂકશે:

જ્યાં યુ-આપેલ વર્તમાન તાકાતને અનુરૂપ એક ક્ષણે કેપેસિટરની પ્લેટો વચ્ચે કામ કરતું વિદ્યુત વોલ્ટેજ હું,અને:

યુ" 1 .