Hertz'in elektromanyetik dalgaların özellikleri üzerine deneyleri. Elektromanyetik dalgalar

Elektrik alanın enerjisi tamamen manyetik alanın enerjisine dönüştüğünde devredeki akım gücü maksimum değerine ulaşacaktır. Bu an, tüm enerjisinin yalnızca manyetik alanın enerjisinde ifade edildiği sistemin ikinci tipik durumunu temsil eder (Şekil 181).

Manyetik alan enerjisi miktarı

şu anda sistem kayıpsızsa, elektrik alanının başlangıçtaki enerji rezervine eşittir, yani.

Nerede Ben - akımın maksimum değeri, sözde genlik. Bu anda kapasitör plakalarındaki voltaj sıfırdır (U 2 =0).

Eğer r¹ 0veya genel olarak sistemde enerji kaybı varsa, o zaman doğal olarak ilk enerji rezervinin bir kısmı kaybolacak ve şunu elde edeceğiz:

Süreç, sistemin dikkate alınan ikinci tipik durumunda durmayacaktır. Akımın ani artışını önleyen sistemin aynı elektromanyetik ataletinden dolayı, ikincisi, kapasitör terminallerindeki voltaj sıfır olur olmaz anında durmayacak, ancak aynı yönü koruyarak ve gücü giderek zayıflayarak var olmaya devam edecektir. . Sonuç olarak, kapasitörün plakaları arasında, bir öncekine ters yönde yönlendirilmiş bir elektrik alanı tekrar belirir, yani. R negatif yük alacak ve plaka S- pozitif. Bu elektrik alanının gücü ve enerji arzı, olayın bu aşamasında akımın zayıflaması ve manyetik alanın enerjisinin azalması nedeniyle giderek artacaktır. Akım sıfır olduğunda kapasitör plakalarındaki voltaj maksimum değerine ulaşacaktır. U 3(Şek. 182),

Ayrıca enerji kaybının olmadığı durum için eşitliklerin gerçekleşmesi gerekir:

Eğer r¹ 0, veya genel olarak sistemde enerji kayıpları varsa, o zaman açıktır:

Çünkü başlangıçtaki enerji rezervinin bir kısmı tükenecektir.

Açıktır ki şu anda Ben=0 ise sistemin tüm enerjisi yine yalnızca elektrik alanın enerjisinde ifade edilir. Bu, sistemin üçüncü tipik durumudur ve ilkinden yalnızca elektrik alanının işareti açısından farklılık gösterir.

Gelecekte, açıkça, süreç aynı fazlardan geçerek ters yönde gerçekleşecektir: ters yönde maksimum akım, kapasitör plakaları arasındaki voltaj sıfıra eşit olacak şekilde (4. durum, Şekil 183) ve son olarak, geri dönmek

ilk döngüyü veya elektriksel salınımın tüm periyodunu bitiren başlangıç ​​durumuna geçer ve oldukça benzer olan bir sonraki başlar.

Dahası, ohmik direnç sıfırsa, bu döngü görünüşte sonsuz sayıda tekrarlanacaktır. Ancak gerçekte deneyimlerin gösterdiği gibi, süperiletken bir iletkenle ilgileniyor olsak bile, söz konusu devredeki elektriksel salınım süreci sırasında sistemin enerjisinin bir kısmı sürekli olarak çevredeki boşluğa şu şekilde yayılacaktır: ana salınım devresi ile aynı frekansa sahip elektromanyetik dalgalar. Bu durumda, elektromanyetik radyasyonun yoğunluğu büyük ölçüde ana devrenin konfigürasyonuna ve elektriksel salınımlarının frekansına bağlı olacaktır. Bu nedenle, genel durumda enerji tüketimi, yalnızca salınım devresinde üretilen Joule ısısının bağlı olduğu tamamen omik direncin varlığıyla değil, aynı zamanda radyasyonun varlığıyla da belirlenecektir. Bu son durum, aktif direniş kavramının devreye sokulmasıyla dikkate alınabilir. G, bir elektrik devresinde enerjinin dağılmasında ortaya çıkan faktör olan bu durum, bu durumda tamamen omik dirençten ve radyasyon direnci olarak adlandırılan dirençten oluşur. Böylece salınım devresindeki sürekli enerji harcaması nedeniyle birincil enerji kaynağı kuruyacak, yani salınım sürecinin yoğunluğu sürekli azalacaktır. Buna denir zayıflama elektriksel titreşimler. Uygulamada zayıflama o kadar büyüktür ki, çok kısa bir süre sonra, yani saniyenin çok küçük bir bölümünde, elektriksel salınımlar durur.

Direnişin rolü R salınım sürecinin yoğunluğundaki kademeli bir azalma ile sınırlı değildir. Büyüklük R, veya daha doğrusu, aktif direnç değerinin kendi kendine indüksiyon katsayısına oranı L Elektromanyetik ataletini karakterize eden devrenin, salınımın oluşması için belirleyici bir faktör olduğu ortaya çıkıyor. Eğer R karşılaştırıldığında çok büyük L, Kesinlikle,

eğer tutum sağ/sol bazı kritik değerlerden daha büyükse, o zaman

salınımlar hiç gerçekleşemez: maksimum değerden geçen akım gücü yavaş yavaş sıfıra düşer, ters yönde bir akım oluşmaz (periyodik olmayan deşarj olarak adlandırılır). Eğer T yeterince küçük olduğunda salınım süreci gerçekleşir.

Bu durumda ortaya çıkan elektriksel salınımların periyodu, yani sürecin aynı aşamalardan geçtiği iki bitişik an arasındaki, örneğin karşılık gelen anlar arasındaki zaman aralığı. ben=ben m bilindiği gibi belirlenir,

direnç değerleri R, kapasitans C ve öz endüktans katsayısı L. Nispeten küçük değerlerde R, dönem değeri T W. Thomson formülü kullanılarak oldukça doğru bir şekilde belirlenebilir.

Т=2pÖLC.

Şimdi Hertz'in deneylerine dönelim. Kullandığı vibratör adı verilen ana salınım devresi, esas olarak Şekil 180-183'te gösterilene benzerdi, ancak tek fark, kapasitör plakalarının ayrılmış olması, yani birbirlerinden uzaklaştırılmış olmalarıydı. Bu durumda, kapasitörün şarj edilmesi sırasında ortaya çıkan elektrik alanı, vibratörü çevreleyen tüm dielektrik alanını yakaladı. Bu durumda, vibratördeki elektriksel salınımlar sırasında elektromanyetik enerjinin yayılması için özellikle uygun koşullar yaratılmıştır. Anahtarın rolü k(Şekil 180-183), kondansatörün ilk şarjından sonra vibratör devresinin kapatılmasıyla, Hertz'in deneylerinde toplar arasındaki kıvılcım aralığı oynandı. Kapasitörün şarj edilmesi işlemi sırasında, bu toplar arasında yeterince büyük bir potansiyel farkı ortaya çıktığında, aralarında bir kıvılcım atladı; bu, gazın güçlü iyonlaşması nedeniyle devrenin uçlarının kısa devresi olarak düşünülebilir. kıvılcımın hacminde direnci pratik olarak küçüktür. Elektromanyetik enerjinin yayılması ve termal kayıplar nedeniyle salınım süreci hızla bozulduğundan, bu süreci periyodik olarak uyarmak için Hertz, kapasitör plakalarını Ruhmkorff bobininin ikincil terminallerine bağladı. Bu durumda, bobinin birincil sargısındaki akımın her kesintisi, kapasitör plakalarının şarj edilmesine ve salınım devresinde kısa devre yapan bir kıvılcımın yanıp sönmesine karşılık geliyordu. Ruhmkorff bobininin sekonder sargısından bir sonraki darbe geldiğinde, salınım sürecinin genellikle tamamen sona ermesi için zaman vardır ve kıvılcım aralığının topları arasındaki gazın iyonlaşması kaybolur, böylece vibratörün uyarılma süreci sağlanır. Böylece vibratördeki elektriksel salınımları saniyede birçok kez yeniden başlatan Hertz, sonuçta ortaya çıkan yeterince güçlü bir elektromanyetik enerji radyasyonu aldı ve bu da ona elektromanyetik dalgaları kapsamlı bir incelemeye tabi tutma fırsatı verdi. Açıklanan Hertz devresinin genel düzeni Şekil 184'te gösterilmektedir.

Burada R Ve S"katlanmamış" bir kapasitörün kaplamasının özü Bunlar, sistemin kapasitansını biraz değiştirmek için /1 ve /2 çubukları boyunca hareket edebilen toplar veya plakalardı. İLE, bilyelerle sınırlı bir kıvılcım aralığı vardır. R-İkincil terminallerinden, ince teller yardımıyla vibratörü heyecanlandıran akımın ikincisine sağlandığı bir Ruhmkorff bobini.

Genel olarak Hertz, deneylerinde kullanılan vibratörlerin şeklini ve boyutunu çeşitlendirdi. Daha sonraki deneylerde iki pirinç silindirden oluşan bir vibratör kullandı.

her birinde 13 tane vardı santimetre uzunluklar ve 3 santimetreçapı (Şek. 185).

Bu silindirler, ortak eksen tek bir dikey çizgi olacak şekilde üst üste yerleştirildi ve çapı 4 olan toplar vardı. santimetre. Bu silindirlerin her ikisi de Ruhmkorff bobininin sekonder sargısının terminallerine bağlandı. Hertz'in hesaplamalarına göre, açıklanan vibratör tarafından uyarılan elektromanyetik dalganın uzunluğu yaklaşık 60 metreydi. santimetre.

İçin Hertz, havadaki elektromanyetik dalgaları tespit etmek için sözde yöntemi kullandı. rezonatörler, küçük toplar arasında bir kıvılcım aralığı ile donatılmış belirli bir devreden oluşan ve bir mikrometre vidası yardımıyla bu toplar arasındaki mesafeyi değiştirmek ve aynı zamanda ölçmek mümkündü. Hertz'in çeşitli deneylerinde rezonatör devresinin şekli önemli ölçüde değişti. Bazen basit dairesel bir taslak kullanıyordu, bazen de bu taslak kare şeklindeydi. Son olarak Hertz, çubuk vibratöre benzer (Şekil 185) ve arasına mikrometrik bir kıvılcım ölçerin yerleştirildiği, yönleri çakışan iki düz telden oluşan bir rezonatör de kullandı.

Rezonatörün bulunduğu alanda elektromanyetik dalgalar mevcutsa, vibratörün birincil salınımlarına benzer elektriksel salınımlar içinde uyarılabilir ve bunun sonucunda rezonatörün kıvılcım ölçerin topları arasında bir kıvılcım ortaya çıkabilir. Bu durumda, deneyin başarısı için, alıcı rezonatörün uygun şekilde yönlendirilmesi ve dahası, kendi elektriksel salınımlarının periyodunun vibratörün salınım periyoduna mümkün olduğunca yakın olması için geometrik boyutlarının seçilmesi gerekiyordu. yani yayılan elektromanyetik dalgaların periyodu.

Hertz, rezonatörün topları arasında görünen kıvılcımın uzunluğuna göre, elektromanyetik alanların incelendiği rezonatör arasındaki rezonans koşullarının başarısını değerlendirdi.

dalgalar ve onu çevreleyen uzayda bu dalgaları üreten vibratör. Aynı şekilde, yani rezonatördeki kıvılcımın uzunluğuna göre Hertz, uzayın belirli bir yerindeki elektromanyetik bozuklukların yoğunluk derecesini belirledi.

Hertz'in çalışmasından sonra gerçekleştirilen deneylerde, rezonatördeki elektriksel salınımları tespit etmek için Heusler tüpleri, termokupllar, kohererler, detektörler vb. gibi başka araçlar kullanıldı, ancak elde edilen sonuçların genel doğası, Hertz tarafından kesin olarak belirlendi. Yukarıda açıklanan en basit cihazları kullanan Hertz'in klasik deneyleri.

Hertz, rezonatördeki kıvılcımları gözlemleyerek, vibratörü çevreleyen uzaydaki elektromanyetik bozuklukların dağılımını izlemeyi başardı ve doğrudan deneyler yoluyla bulunan bu bozuklukların dağılımının, Maxwell'in teorisiyle tamamen uyumlu olduğu ortaya çıktı. Hertz, uygun şekilde seçilmiş bir vibratör kullanarak, geometrik boyutları yaklaşık 1 metre olan vibratörden 12 metre uzaklıktaki boş alandaki elektromanyetik radyasyonu tespit edebildi. Hertz rezonatörünün bu duyarlılığı gözlemlemeyi ve gözlemlemeyi mümkün kıldı. duran elektromanyetik dalgalar Vibratörün yaydığı dalgaların, vibratörden uygun uzaklıkta bulunan ve radyasyon yönüne dik olan geniş, düz bir metal yüzeyden yansıtılmasıyla elde edilen havadaki titreşim. Bu durumda Hertz, rezonatörün düzlemi (yuvarlak veya dikdörtgen) kendisine paralel kalacak şekilde vibratör ile yansıtıcı yüzey arasındaki boşlukta hareket ettirerek rezonatörde görünen kıvılcımın uzunluğunda çok keskin değişiklikler fark etti. Bazı yerlerde rezonatörde kıvılcım hiç görünmedi. Rezonatörün bu konumları arasında tam olarak ortada bulunan yerlerde en uzun kıvılcım elde edildi. Bu sayede Hertz, duran elektromanyetik dalgaların düğüm düzlemlerini ve anti düğüm düzlemlerini belirledi ve dolayısıyla belirli bir vibratörün yaydığı bu dalgaların uzunluğunu ölçmek mümkün oldu. Duran dalganın gözlemlenen uzunluğundan ve vibratörün hesaplanan elektriksel salınım periyodundan Hertz, elektromanyetik enerjinin yayılma hızını belirleyebildi. Bu hızın, Maxwell'in teorisiyle tam bir uyum içinde, ışık hızına eşit olduğu ortaya çıktı.

Elektrik ve ışık dalgaları arasındaki benzerlik, Hertz'in parabolik aynalarla yaptığı deneylerde çok açık bir şekilde ortaya çıktı. Parabolik silindirik bir aynanın odak çizgisine, elektriksel salınımlar odak çizgisine paralel olacak şekilde bir vibratör (Şekil 185) yerleştirirseniz, o zaman elektromanyetik ve ışık dalgalarının yansıma yasaları aynıysa, elektromanyetik dalgalar tarafından yayılır. Vibratör, silindirden yansıdıktan sonra, aynadan uzaklaştıkça yoğunluğunda nispeten az bir kayıp olan paralel bir ışın oluşturmalıdır. Böyle bir ışın birinciye bakan başka bir parabolik silindire çarptığında ve bu şekilde konumlandırıldığında,

Odak çizgisi birinci aynanın odak çizgisiyle çakışıyorsa bu ışın ikinci aynanın odak çizgisinde toplanır. Bu hat boyunca doğrusal bir rezonatör yerleştirildi.

Dalgaların yansımasını göstermek için aynalar, delikleri aynı yöne bakacak şekilde yan yana yerleştirildi ve eksenleri yaklaşık üç metre aralıklarla bir noktada birleşti. Vibratör bu konumda çalıştırıldığında rezonatörde herhangi bir kıvılcım gözlenmedi. Ancak ayna eksenlerinin kesişme noktasına metal bir plaka (yaklaşık iki metrekarelik bir yüzey) yerleştirilirse ve bu plaka, eksenler arasındaki açıyı ikiye bölen çizgiye dik olarak yerleştirilirse, o zaman kıvılcımlar ortaya çıktı. rezonatör. Bu kıvılcımlar metal plaka küçük bir açıyla döndürüldüğünde ortadan kayboluyordu. Açıklanan deney, elektromanyetik dalgaların yansıdığını ve yansıma açısının geliş açısına eşit olduğunu, yani ışık dalgalarıyla tamamen aynı şekilde davrandıklarını kanıtlıyor.

Hertz, asfalttan yapılmış bir prizmayla yaptığı deneyde elektromanyetik dalgaların kırılmasını keşfetmeyi başardı. Prizmanın yüksekliği 1,5 metreye ulaştı, kırılma açısı 30°'ye eşitti ve kırılma açısının karşısında olmayan tabanın kenarı yaklaşık 1,2 metreydi. Rezonatördeki böyle bir prizmadan elektromanyetik dalgalar geçtiğinde, aynanın vibratörle ekseni rezonatör aynasının ekseniyle çakışırsa kıvılcım gözlenmedi. Ancak ayna eksenleri uygun bir açı oluşturduğunda rezonatörde kıvılcımlar ortaya çıktı. Ayrıca minimum sapmada kıvılcımlar en güçlüydü. Tanımlanan prizma için bu minimum sapma açısı 22°'ye eşitti ve dolayısıyla bu prizma için elektromanyetik dalgaların kırılma indisi 1,69'a eşitti. Gördüğünüz gibi bu durumda ışık olgusuyla tam bir benzerlik var. Daha sonraki çalışmalar elektromanyetik dalgaların ışık dalgalarının tüm fiziksel özelliklerine sahip olduğunu keşfetti.

1) Bazıları tarafından gelişmesi Maxwell teorisinin temel ilkelerinin çöküşü olarak kabul edilen elektronik teorisinin, elektromanyetik enerjinin yayılmasına ilişkin herhangi bir özel teoriye yol açmadığını burada belirtmek ilgi çekicidir. Deyim yerindeyse “mikro-elektrik” olgusunu tanımlarken elektronik teorisinin kavramlarıyla hareket ederek, konu elektromanyetik enerjinin uzayda yayılmasına gelince genellikle Maxwell'in temel fikirlerine başvurulur. Aslında vardır ve olmamalıdır. Elektronik teorisinin kavramları ile Maxwell'in fikirleri arasında herhangi bir fark var mı? Hiçbir iç çelişki yoktur: Maxwell'e göre, temel bir elektrik yükü, kendisiyle ilişkili ortamın elektriksel deformasyonunun uygun şekilde yönlendirildiği bir merkez olarak tasavvur edilir. "merkez" belirli bir merkezde yoğunlaşmış belirli bir fiziksel miktarın gerçek taşıyıcısı mı, yoksa sadece öyle mi görünüyor? Biçimsel bir bakış açısından bu soru önemli değil.

Maxwell'in teorisine göre, bir salınım devresinde ortaya çıkan elektromanyetik salınımlar uzayda yayılabilir. Çalışmalarında bu dalgaların ışık hızının 300.000 km/s olduğunu gösterdi. Ancak pek çok bilim adamı Maxwell'in çalışmasını çürütmeye çalıştı; bunlardan biri Heinrich Hertz'di. Maxwell'in çalışmasına şüpheyle yaklaştı ve elektromanyetik alanın yayılımını çürütecek bir deney yapmaya çalıştı.

Uzayda yayılan elektromanyetik alana ne ad verilir? elektromanyetik dalga.

Bir elektromanyetik alanda, manyetik indüksiyon ve elektrik alan kuvveti karşılıklı olarak diktir ve Maxwell'in teorisinden, manyetik indüksiyon ve kuvvet düzleminin, elektromanyetik dalganın yayılma yönüne 90 0 açıda olduğu anlaşılmıştır (Şekil 1). .

Pirinç. 1. Manyetik indüksiyon ve yoğunluğun konum düzlemleri ()

Heinrich Hertz bu sonuçlara meydan okumaya çalıştı. Deneylerinde elektromanyetik dalgaları incelemek için bir cihaz yaratmaya çalıştı. Heinrich Hertz, elektromanyetik dalga yayıcısı elde etmek için Hertz vibratörünü yaptı, şimdi ona verici anten diyoruz (Şekil 2).

Pirinç. 2. Hertz vibratör ()

Heinrich Hertz'in vericisini veya verici antenini nasıl aldığına bakalım.

Pirinç. 3. Kapalı Hertz salınım devresi ()

Kapalı bir salınım devresine sahip olan Hertz, kapasitörün plakalarını farklı yönlerde hareket ettirmeye başladı ve sonunda plakalar 180 0 açıyla yerleştirildi ve bunda salınımlar meydana gelirse ortaya çıktı salınım devresini kurdular, sonra bu açık salınım devresini her taraftan sardılar. Bunun sonucunda, değişen bir elektrik alanı, alternatif bir manyetik alan yarattı ve alternatif bir manyetik alan, bir elektrik alanı yarattı ve bu böyle devam etti. Bu sürece elektromanyetik dalga adı verildi (Şekil 4).

Pirinç. 4. Elektromanyetik dalga emisyonu ()

Açık bir salınım devresine bir voltaj kaynağı bağlanırsa, eksi ve artı arasında bir kıvılcım atlayacaktır, bu da tam olarak hızlanan bir yüktür. Bu yükün etrafında, ivmeyle hareket ederek, alternatif bir girdap elektrik alanı oluşturan, alternatif bir manyetik alan oluşturan alternatif bir manyetik alan oluşur ve bu böyle devam eder. Böylece Heinrich Hertz'in varsayımına göre elektromanyetik dalgalar yayılacaktır. Hertz deneyinin amacı elektromanyetik dalgaların etkileşimini ve yayılmasını gözlemlemekti.

Elektromanyetik dalgaları alabilmek için Hertz'in bir rezonatör yapması gerekiyordu (Şekil 5).

Pirinç. 5. Hertz rezonatörü ()

Bu, iki topla donatılmış kesik kapalı bir iletken olan bir salınım devresidir ve bu toplar birbirine göre konumlandırılmıştır.

kısa bir mesafede birbirlerinden. Kıvılcım yayıcıya sıçradığında neredeyse aynı anda iki rezonatör topu arasında bir kıvılcım atladı (Şekil 6).

Şekil 6. Elektromanyetik dalgaların emisyonu ve alımı ()

Elektromanyetik bir dalganın yayılması ve buna bağlı olarak bu dalganın alıcı olarak kullanılan rezonatör tarafından alınması meydana geldi.

Bu deneyimden, elektromanyetik dalgaların var olduğu, buna göre enerji aktardıkları ve elektromanyetik dalganın yayıcısından yeterince büyük bir mesafede bulunan kapalı bir devrede bir elektrik akımı oluşturabilecekleri anlaşıldı.

Hertz'in deneylerinde açık salınım devresi ile rezonatör arasındaki mesafe yaklaşık üç metreydi. Bu, elektromanyetik bir dalganın uzayda yayılabileceğini öğrenmek için yeterliydi. Daha sonra Hertz deneylerini gerçekleştirdi ve elektromanyetik dalganın nasıl yayıldığını, bazı malzemelerin yayılmaya müdahale edebildiğini, örneğin elektrik akımını ileten malzemelerin elektromanyetik dalganın geçmesini engellediğini buldu. Elektriği iletmeyen malzemeler elektromanyetik dalganın geçmesine izin verdi.

Heinrich Hertz'in deneyleri elektromanyetik dalgaların iletilmesi ve alınması olasılığını gösterdi. Daha sonra birçok bilim adamı bu yönde çalışmaya başladı. En büyük başarı, dünyada uzaktan bilgi aktaran ilk kişi olan Rus bilim adamı Alexander Popov tarafından elde edildi. Şimdi buna radyo diyoruz; Rusçaya çevrildiğinde “radyo” “yaymak” anlamına geliyor. Elektromanyetik dalgalar kullanılarak bilginin kablosuz iletimi 7 Mayıs 1895'te gerçekleştirildi. Popov'un ilk radyogramı alan cihazı St. Petersburg Üniversitesi'ne kuruldu; yalnızca iki kelimeden oluşuyordu: Heinrich Hertz.

Gerçek şu ki, bu zamana kadar telgraf (kablolu iletişim) ve telefon zaten mevcuttu ve Popov'un çalışanının komisyonun önünde tahtaya yazılan ve deşifre edilen noktalar ve çizgiler ilettiği Mors kodu da mevcuttu. . Popov'un radyosu elbette kullandığımız modern alıcılara benzemiyor (Şekil 7).

Pirinç. 7. Popov'un radyo alıcısı ()

Popov, elektromanyetik dalgaların alımı üzerine ilk çalışmalarını elektromanyetik dalga yayıcılarla değil, fırtınayla, yıldırım sinyallerini alarak gerçekleştirdi ve alıcısına yıldırım işareti adını verdi (Şekil 8).

Pirinç. 8. Popov yıldırım dedektörü ()

Popov'un avantajları arasında bir alıcı anten yaratma olasılığı yer alıyor; bu antende alternatif bir elektrik akımının indüklenmesi için bir elektromanyetik dalgadan yeterince büyük miktarda enerji alabilecek özel bir uzun anten yaratma ihtiyacını gösteren oydu.

Popov'un alıcısının hangi parçalardan oluştuğunu düşünelim. Alıcının ana kısmı birleştiriciydi (metal talaşlarıyla doldurulmuş bir cam tüp (Şekil 9)).

Demir talaşlarının bu hali yüksek bir elektrik direncine sahiptir, bu durumda birleştiriciden elektrik akımı geçmemiştir, ancak birleştiriciden küçük bir kıvılcım kayar kaymaz (bunun için ayrılan iki kontak vardı), talaş sinterlenmiş ve tutarlının direnci yüzlerce kez azaldı.

Popov alıcısının bir sonraki kısmı elektrikli bir zildir (Şek. 10).

Pirinç. 10. Popov alıcısındaki elektrikli zil ()

Elektromanyetik dalganın alındığını bildiren elektrikli zildi. Popov'un alıcısında, elektrikli zile ek olarak, tüm alıcının çalışmasını sağlayan bir doğru akım kaynağı - bir pil (Şekil 7) vardı. Ve tabii ki Popov'un balonlarla kaldırdığı alıcı anten (Şek. 11).

Pirinç. 11. Alıcı anten ()

Alıcının çalışması şu şekildeydi: Batarya, koherer ve zilin bağlandığı devrede bir elektrik akımı yarattı. Kohererin elektrik direnci yüksek olduğundan elektrik zili çalmıyordu, akım geçmiyordu ve istenilen direncin seçilmesi gerekiyordu. Bir elektromanyetik dalga alıcı antene çarptığında, içinde bir elektrik akımı indüklendi, antenden ve güç kaynağından gelen elektrik akımı oldukça büyüktü - o anda bir kıvılcım sıçradı, tutarlı talaş sinterlendi ve içinden bir elektrik akımı geçti. cihaz. Zil çalmaya başladı (Şek. 12).

Pirinç. 12. Popov alıcısının çalışma prensibi ()

Popov'un alıcısında zile ek olarak, zile ve uyumluya aynı anda vuracak ve böylece uyumluyu sarsacak şekilde tasarlanmış bir vurma mekanizması da vardı. Elektromanyetik dalga geldiğinde zil çaldı, bağdaştırıcı sarsıldı - talaş dağıldı ve o anda direnç yeniden arttı, elektrik akımı bağdaştırıcıdan akmayı bıraktı. Bir sonraki elektromanyetik dalga alımına kadar zil çalmayı bıraktı. Popov'un alıcısı bu şekilde çalıştı.

Popov şuna dikkat çekti: Alıcı uzun mesafelerde oldukça iyi çalışabilir, ancak bunun için çok iyi bir elektromanyetik dalga yayıcısı oluşturmak gerekir - bu o zamanın sorunuydu.

Popov'un cihazını kullanan ilk iletim 25 metrelik bir mesafede gerçekleşti ve sadece birkaç yıl içinde mesafe 50 kilometreyi aştı. Bugün radyo dalgalarının yardımıyla dünyanın her yerine bilgi aktarabiliyoruz.

Sadece Popov bu alanda çalışmadı, İtalyan bilim adamı Marconi de buluşunu neredeyse tüm dünyada üretime sokmayı başardı. Bu nedenle ilk radyo alıcıları yurt dışından bize geldi. Sonraki derslerde modern radyo iletişiminin ilkelerine bakacağız.

Kaynakça

1. Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fizik (temel seviye) - Yüksek Lisans: Mnemosyne, 2012.
2. Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Fizik 10. sınıf. - M.: Mnemosyne, 2014.
3. Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fizik-9. - M.: Eğitim, 1990.

Ev ödevi

1. Heinrich Hertz, Maxwell'in hangi sonuçlarına itiraz etmeye çalıştı?
2. Elektromanyetik dalganın tanımını veriniz.
3. Popov alıcısının çalışma prensibini adlandırın.

1. İnternet portalı Mirit.ru ().
2. İnternet portalı Ido.tsu.ru ().
3. İnternet portalı Reftrend.ru ().

: Almanya - Git. Kaynak: cilt VIIIa (1893): Almanya - Go, s. 559-563 ( · indeks) Diğer kaynaklar: MESBE :

Hertz deneyleri.- Bu yüzyılın ilk yarısının en iyi matematikçilerinin çalışmalarıyla oluşturulan ve yakın zamana kadar neredeyse tüm bilim adamları tarafından kabul edilen elektrik ve manyetik olaylar teorisi, temel olarak hareket etme özelliğine sahip özel ağırlıksız elektrik ve manyetik sıvıların varlığını varsayıyordu. bir mesafede. Newton'un evrensel çekim doktrini ilkesi - "actio in distans" - elektrik ve manyetizma doktrininde yol gösterici olmaya devam etti. Ama zaten 30'lu yıllarda parlak Faraday, soruyu dikkate almadan bırakıyor. öz elektrik ve manyetizma, dış eylemleriyle ilgili tamamen farklı düşünceleri dile getirdi. Elektrikli cisimlerin çekilmesi ve itilmesi, etki yoluyla elektriklenme, mıknatısların ve akımların etkileşimi ve son olarak Faraday indüksiyonu olgusu, elektrik ve manyetik sıvılarda bulunan özelliklerin doğrudan belli bir mesafedeki tezahürlerini temsil etmez, yalnızca Elektrik yüklerini, mıknatısları veya akımlı iletkenleri görünüşte doğrudan etkileyen bunların bulunduğu ortamın durumundaki özel değişiklikler. Tüm bu tür eylemler boşlukta, hava veya başka maddelerle dolu uzayda eşit olarak gözlemlendiğinden, elektriklenme ve mıknatıslanma süreçlerinin ürettiği değişikliklerde yayında, Faraday bu olayların nedenini gördü. Böylece, tıpkı esirin özel titreşimlerinin ortaya çıkması ve bu titreşimlerin parçacıktan parçacığa iletilmesi yoluyla, bir ışık kaynağının kendisinden uzaktaki bir nesneyi aydınlatması gibi ve bu durumda yalnızca aynı eterin ortamındaki özel rahatsızlıklar yoluyla ve Bu bozulmaların katmandan iletilmesiyle tüm elektriksel, manyetik ve elektromanyetik etkiler uzayda katmana yayılır. Benzer bir fikir, Faraday'ın tüm araştırmalarında yol gösterici ilkeydi; Onu tüm ünlü keşiflerine en önemlisi yönlendiren oydu. Ancak Faraday'ın öğretilerinin bilimde güçlenmesi kısa sürede ve kolay olmadı. Onun keşfettiği fenomenlerin en kapsamlı ve ayrıntılı incelemeden geçmeyi başardığı onlarca yıl boyunca, Faraday'ın temel fikirleri ya göz ardı edildi ya da doğrudan ikna edici olmadığı ve kanıtlanmadığı düşünüldü. Faraday'ın teorisini yorumlayıp geliştiren ve ona tam anlamıyla matematiksel bir karakter kazandıran, Faraday'ın çok erken ölen yetenekli takipçisi Clerk Maxwell ancak altmışlı yılların ikinci yarısında ortaya çıktı. Maxwell, elektrik akımının veya mıknatısın etkilerinin bir ara ortam aracılığıyla aktarımının gerçekleştiği sonlu bir hızın varlığının gerekliliğini kanıtladı. Maxwell'e göre bu hız, ışığın söz konusu ortamda yayılma hızına eşit olmalıdır. Elektriksel ve manyetik olayların iletilmesinde rol alan ortam, ışık ve radyant ısı teorisinin izin verdiği aynı eterden başkası olamaz. Uzayda elektriksel ve manyetik eylemlerin yayılma süreci, ışık ışınlarının yayılma süreciyle niteliksel olarak aynı olmalıdır. Işık ışınlarına ilişkin tüm yasalar tam olarak geçerlidir. elektrik ışınları. Maxwell'e göre ışık olgusunun kendisi elektriksel bir olgudur. Bir ışık ışını, ortamın eterinde art arda uyarılan bir dizi elektriksel bozulma, çok küçük elektrik akımlarıdır. Bir cismin elektrifikasyonunun, demirin mıknatıslanmasının veya bazı bobinlerde akım oluşumunun etkisi altında ortamdaki değişimin nelerden oluştuğu hala bilinmemektedir. Maxwell'in teorisi, varsaydığı deformasyonların doğasını açıkça hayal etmeyi henüz mümkün kılmıyor. Kesin olan şu ki herhangi bir değişiklik Bedenlerin elektrifikasyonunun etkisi altında içinde üretilen ortamın deformasyonuna, bu ortamda manyetik olayların ortaya çıkması eşlik eder ve bunun tersi de, herhangi bir değişiklik Bazı manyetik süreçlerin etkisi altında ortaya çıkan deformasyonların olduğu bir ortamda, buna elektriksel eylemlerin uyarılması eşlik eder. Ortamın herhangi bir noktasında, bir cismin elektrifikasyonuyla deforme olursa, bilinen bir yönde bir elektrik kuvveti gözlemlenirse, yani belirli bir yere yerleştirilen çok küçük bir elektrikli top bu yönde hareket etmeye başlayacaksa, o zaman herhangi bir artışla veya ortamın deformasyonunda bir azalma, belirli bir noktada elektrik kuvvetinin artması veya azalmasıyla birlikte, içinde elektrik kuvvetine dik yönde bir manyetik kuvvet görünecektir - buraya yerleştirilen manyetik kutup bir itme alacaktır. yön elektrik kuvvetine diktir. Maxwell'in elektrik teorisinden çıkan sonuç budur. Faraday-Maxwell doktrinine olan büyük ilgiye rağmen birçok kişi tarafından şüpheyle karşılandı. Bu teoriden çok cesur genellemeler çıktı! G.'nin (Heinrich Hertz) 1888'de gerçekleştirdiği deneyleri sonunda Maxwell'in teorisinin doğruluğunu doğruladı. G., deyim yerindeyse, Maxwell'in matematiksel formüllerini uygulamayı başardı; aslında elektriğin, daha doğrusu elektromanyetik ışınların var olma olasılığını kanıtlamayı başardı. Daha önce belirtildiği gibi, Maxwell'in teorisine göre, bir ışık ışınının yayılması esas olarak eterde art arda oluşan ve yönlerini hızla değiştiren elektriksel bozuklukların yayılmasıdır. Maxwell'e göre deformasyonlar gibi bu tür bozuklukların ortaya çıktığı yön, ışık ışınının kendisine diktir. Buradan, yönü çok hızlı değişen herhangi bir elektrik akımı gövdesindeki doğrudan uyarımın, yani alternatif yöndeki ve çok kısa süreli bir elektrik akımı iletkenindeki uyarımın, bu iletkeni çevreleyen eterde hızla karşılık gelen elektriksel bozulmalara neden olması gerektiği açıktır. yani, bir ışık ışınının temsil ettiği şeye niteliksel olarak oldukça benzer bir olguya neden olmalıdır. Ancak, elektrikli bir gövde veya Leyden kavanozu boşaltıldığında, iletkende, dönüşümlü olarak bir yönde veya diğer yönde boşaltmanın meydana geldiği bir dizi elektrik akımının oluştuğu uzun zamandır bilinmektedir. Deşarj yapan bir cisim elektriğini hemen kaybetmez, aksine deşarj sırasında işarete göre elektriklerden biriyle veya diğeriyle birkaç kez şarj edilir. Vücutta ortaya çıkan ardışık yükler, yalnızca azar azar azalır. Bu tür kategoriler denir salınımlı. Böyle bir deşarj sırasında birbirini takip eden iki elektrik akışının bir iletkende bulunma süresi, yani süre elektriksel titreşimler, veya aksi takdirde, boşaltan bir cismin üzerinde art arda görünen en büyük yükleri aldığı iki an arasındaki zaman aralığı, boşaltan cismin ve böyle bir deşarjın meydana geldiği iletkenin şekli ve boyutundan hesaplanabilir. Teoriye göre elektriksel salınımların bu süresi (T) formülle ifade edilir:

Burada İLE anlamına gelir elektrik kapasitesi boşaltma gövdesi ve L - kendi kendine indüksiyon katsayısı deşarjın gerçekleştiği iletken (bkz.). Her iki miktar da aynı mutlak birim sistemine göre ifade edilir. İki plakasını birbirine bağlayan bir tel aracılığıyla boşaltılan sıradan bir Leyden kavanozu kullanıldığında, elektriksel salınımların süresi, yani. T, saniyenin 100 hatta 10 binde biri kadar bir sürede belirlenir. G., ilk deneylerinde, iki metal topu (30 cm çapında) farklı şekilde elektriklendirdi ve bunların, iki top arasında bir elektrik kıvılcımının oluştuğu, ortasından kesilmiş kısa ve oldukça kalın bir bakır çubuktan boşalmasına izin verdi. Çubuğun iki yarısının uçları birbirine bakacak şekilde monte edilir. İncir. Şekil 1, G.'nin deneylerinin bir diyagramını göstermektedir (çubuk çapı 0,5 cm, top çapı B Ve B' 3 cm, bu topların arasındaki boşluk yaklaşık 0,75 cm ve topların merkezleri arasındaki mesafe yaklaşık 0,75 cm'dir. S V S' 1 m'ye eşittir). Daha sonra G., toplar yerine tek bir düzleme yerleştirdiği kare metal levhalar (her iki tarafta 40 cm) kullandı. Bu tür topların veya tabakaların şarj edilmesi, çalışan bir Ruhmkorff bobini kullanılarak gerçekleştirildi. Toplar veya levhalar, bobinden saniyede birçok kez yükleniyor ve ardından aralarında bulunan bir bakır çubuk aracılığıyla boşaltılarak iki top arasındaki boşlukta bir elektrik kıvılcımı yaratılıyor. B Ve B'. Bakır çubukta uyarılan elektriksel salınımların süresi saniyenin 100 binde biri kadar küçüktü. G., yarım bakır çubuğun bağlı olduğu levhalar yerine, aralarında bir kıvılcımın sıçradığı küresel uçlu kısa kalın silindirler kullanan sonraki deneylerinde, süresi yalnızca bin milyonda bir olan elektriksel titreşimler aldı. bir saniye. Böyle bir çift top, tabaka veya silindir, vibratör, G.'nin dediği gibi, Maxwell teorisi açısından, uzayda elektromanyetik ışınları yayan, yani kendi etrafında ışık dalgalarını harekete geçiren herhangi bir ışık kaynağı gibi, eterdeki elektromanyetik dalgaları harekete geçiren bir merkezdir. Ancak bu tür elektromanyetik ışınlar veya elektromanyetik dalgaların insan gözüne etki etmesi mümkün değildir. Sadece her elektrikli trenin süresinin olması durumunda. salınım saniyenin 392 milyarda birine ulaşacak, gözlemcinin gözü bu salınımlardan etkilenecek ve gözlemci elektromanyetik bir ışın görecektir. Ancak elektriksel salınımların bu kadar hızlı olmasını sağlamak için gereklidir. vibratör, fiziksel parçacıklara karşılık gelen boyutta. Yani elektromanyetik ışınları tespit etmek için özel araçlara ihtiyaç vardır; V. Thomson'un (şimdiki Lord Kelvin) yerinde ifadesiyle, özel bir "elektrik göze" ihtiyaç vardır. Böyle bir "elektrik göz" G tarafından en basit şekilde düzenlenmiştir. Titreşimden biraz uzakta başka bir iletken olduğunu hayal edelim. Vibratör tarafından uyarılan eterdeki rahatsızlıklar bu iletkenin durumunu etkilemelidir. Bu iletken, eterdeki bu tür rahatsızlıklara neden olan şeye benzer bir şeyi kendisinde uyarma eğiliminde olan, yani içinde elektrik akımları oluşturma eğiliminde olan, içindeki elektriksel salınımların hızına göre yön değiştiren bir dizi ardışık darbeye maruz kalacaktır. vibratörün kendisi. Ancak art arda değişen darbeler, ancak böyle bir iletkende gerçekte neden oldukları elektriksel hareketlerle tamamen ritmik olduklarında birbirlerine katkıda bulunabilirler. Sonuçta, yalnızca uyum içinde akort edilmiş bir tel, başka bir tel tarafından yayılan sesten fark edilir derecede titreşebilir ve bu nedenle bağımsız bir ses kaynağı haline gelebilir. Yani iletkenin, tabiri caizse, vibratörle elektriksel olarak rezonansa girmesi gerekir. Belirli bir uzunluk ve gerilime sahip bir ipin vurulduğunda hız cinsinden bilinen salınımlar yapabilmesi gibi, her iletkende bir elektrik darbesi yalnızca iyi tanımlanmış periyotlarda elektriksel salınımlar üretebilir. Uygun boyutlarda bakır telin daire veya dikdörtgen şeklinde bükülmesi, telin uçları arasında sadece küçük bir boşluk bırakılması ve üzerlerinde küçük topların çalınması (Şekil 2), bunlardan biri vida vasıtasıyla, G., söylediği gibi, diğerine yaklaşabileceğini ya da uzaklaşabileceğini anladı rezonatör vibratörüne (deneylerinin çoğunda, yukarıda bahsedilen toplar veya tabakalar vibratör görevi gördüğünde, G. rezonatör olarak 0,2 cm çapında, 35 cm çapında bir daire şeklinde bükülmüş bakır tel kullandı) ). Kısa kalın silindirlerden oluşan bir vibratör için rezonatör, 0,1 cm kalınlığında ve 7,5 cm çapında benzer bir tel daireydi. G. daha sonraki deneylerinde aynı vibratör için biraz farklı bir şekle sahip bir rezonatör yaptı. İki düz tel, 0,5 cm çapında. ve 50 cm uzunluğunda, uçları arasında 5 cm mesafe olacak şekilde üst üste yerleştirilmiş; bu tellerin birbirine bakan her iki ucundan tellerin yönüne dik olarak 0,1 cm çapında iki paralel tel daha çekilir. ve kıvılcım ölçer toplarına tutturulan 15 cm uzunluğunda. Bir vibratörün etkisi altında eterde meydana gelen rahatsızlıklardan kaynaklanan bireysel dürtüler ne kadar zayıf olursa olsun, yine de birbirlerini eylem halinde teşvik ederek, rezonatörde halihazırda gözle görülür elektrik akımlarını uyarabilirler. rezonatörün topları arasında kıvılcım. Bu kıvılcımlar çok küçüktür (0,001 cm'ye ulaşmışlardır), ancak rezonatördeki elektriksel salınımların uyarılması için bir kriter olmak için oldukça yeterlidirler ve boyutlarına göre hem rezonatörün hem de rezonatörün elektriksel bozulma derecesinin bir göstergesi olarak hizmet ederler. onu çevreleyen eter. Hertz, böyle bir rezonatörde ortaya çıkan kıvılcımları gözlemleyerek vibratörün etrafındaki alanı farklı mesafelerde ve farklı yönlerde inceledi. G.'nin bu deneylerini ve elde ettiği sonuçları bir kenara bırakıp, varlığı doğrulayan araştırmalara geçelim. nihai elektriksel eylemlerin yayılma hızı. Deneylerin yapıldığı odanın duvarlarından birine çinko levhalardan yapılmış büyük bir ekran takıldı. Bu ekran yere bağlandı. Eleğe 13 metre mesafede plakalardan oluşan bir vibratör, plakalarının düzlemleri elek düzlemine paralel olacak ve vibratör topları arasındaki ortası ekranın ortasının karşısına gelecek şekilde yerleştirildi. Bir vibratör, çalışması sırasında periyodik olarak çevredeki eterde elektriksel bozulmalar yaratırsa ve bu bozulmalar ortamda anında değil, belirli bir hızda yayılırsa, o zaman ekrana ulaşıp ses ve ışık gibi ekrandan geri yansır. Bu rahatsızlıklar, bir vibratör tarafından ekrana gönderilenlerle birlikte, ekran ile vibratör arasındaki boşlukta, eterde, karşıt yayılan dalgaların girişimi nedeniyle benzer koşullar altında meydana gelen duruma benzer bir durum oluşturur. , yani bu alanda rahatsızlıklar karaktere bürünecek "duran dalgalar"(bkz. Dalgalar). Karşılık gelen yerlerdeki havanın durumu "düğümler" Ve "antinotlar" Açıkçası, bu tür dalgaların önemli ölçüde farklı olması gerekir. G., rezonatörünü, düzlemi ekrana paralel ve merkezi, ekran düzlemine dik vibratör toplarının ortasından çizilen bir çizgi üzerinde olacak şekilde yerleştirirken, şunu gözlemledi: rezonatörün ekrandan farklı mesafelerinde, içindeki kıvılcımların uzunlukları çok farklıdır. Ekranın yakınında, rezonatörde 4,1 ve 8,5 m'ye eşit mesafelerde neredeyse hiç kıvılcım görünmüyor. Aksine, rezonatör ekrandan 1,72 m, 6,3 m ve 10,8 m'ye eşit mesafelere yerleştirildiğinde kıvılcımlar en fazladır. G. deneylerinden, rezonatörün içinde gözlemlenen olayların, yani kıvılcımların konumlarının birbirinden ortalama 4,5 m ayrı olduğu sonucuna vardı. G. rezonatör düzleminin farklı bir konumuyla tamamen aynı şeyi elde etti; bu düzlem ekrana dik olduğunda ve vibratör toplarının ortasından ekrana çizilen normal bir çizgiden geçtiğinde ve simetri ekseni rezonatör (yani toplarının ortasından geçen çapı) bu normale paraleldi. Sadece rezonatör düzleminin bu konumuyla maksimum rezonatörün önceki konumunda kıvılcımlar elde edildi, minimum, ve geri. Yani 4,5 m uzunluğa karşılık gelir "duran elektromanyetik dalgalar" havayla dolu bir alanda ekran ile vibratör arasında ortaya çıkan (rezonatörün iki konumunda gözlemlenen zıt olgular, yani bir konumda maksimum kıvılcımlar ve diğerinde minimum kıvılcımlar), bir konumda rezonatörün elektriksel salınımları içinde uyarılır elektriksel kuvvetler, Lafta eterde meydana gelen elektriksel deformasyonların başka bir pozisyonda meydana gelmesi; manyetik kuvvetler, yani heyecanlanıyorlar manyetik deformasyonlar).

“Duran dalganın” uzunluğuna göre (ben) ve zamanla (T), Periyodik (dalga benzeri) bozuklukların oluşumu teorisine dayanarak, vibratördeki tam bir elektrik salınımına karşılık gelen hızı belirlemek kolaydır (v), bu tür rahatsızlıkların havada iletildiği. Bu hız v = 2 l T . (\displaystyle v=(\frac (2l)(T))). G.'nin deneylerinde: ben= 4,5m, T= 0,000000028″. Buradan v= Saniyede 320.000 (yaklaşık) km, yani ışığın havada yayılma hızına çok yakın. G. iletkenlerdeki, yani tellerdeki elektriksel titreşimlerin yayılımını inceledi. Bu amaçla, aynı tipte yalıtımlı bir bakır plaka, yatay olarak gerilmiş uzun bir telin geldiği bir vibratör plakasına paralel olarak yerleştirildi (Şekil 3). Bu telde, elektriksel titreşimlerin yalıtımlı ucundan yansıması nedeniyle, G.'nin tel boyunca bir rezonatör kullanarak bulduğu "düğümlerin" ve "antinotların" dağılımını belirleyen "duran dalgalar" da oluştu. G. bu gözlemlerden, bir teldeki elektriksel titreşimlerin yayılma hızı için saniyede 200.000 km'ye eşit bir değer elde etti. Fakat bu tanım doğru değildir. Maxwell'in teorisine göre bu durumda hızın havadaki hıza eşit olması, yani ışığın havadaki hızına eşit olması gerekir. (saniyede 300.000 km). G.'den sonra diğer gözlemciler tarafından yapılan deneyler Maxwell'in teorisinin konumunu doğruladı.

Bir elektromanyetik dalga kaynağı, bir vibratör ve bu dalgaları tespit etmek için bir araç olan bir rezonatöre sahip olan G., bu tür dalgaların, ışık dalgaları gibi, yansımalara ve kırılmalara maruz kaldığını ve bu dalgalardaki elektriksel bozuklukların yöne dik olduğunu kanıtladı. onların yayılmasının, yani keşfetti kutuplaşma elektrik ışınlarında. Bu amaçla çinkodan yapılmış parabolik silindirik bir aynanın odak çizgisine çok hızlı elektriksel salınımlar üreten bir vibratör (iki kısa silindirden oluşan bir vibratör) yerleştirdi; benzer bir başka aynanın odak çizgisine ise bir rezonatör yerleştirdi. Yukarıda açıklanan, iki düz telden yapılmıştır. G., birinci aynadan elektromanyetik dalgaları düz bir metal ekrana yönlendirerek, başka bir aynanın yardımıyla elektrik dalgalarının yansıma yasalarını belirleyebildi ve bu dalgaları asfalttan yapılmış büyük bir prizmadan geçmeye zorladı. ayrıca kırılmalarını da belirledi. Yansıma ve kırılma yasalarının ışık dalgalarıyla aynı olduğu ortaya çıktı. G. aynı aynaları kullanarak elektrik ışınlarının polarize, Bir vibratörün etkisi altında karşılıklı yerleştirilen iki aynanın eksenleri paralel olduğunda rezonatörde kıvılcımlar gözlendi. Aynalardan biri ışınların yönü etrafında 90° döndürüldüğünde, yani aynaların eksenleri birbiriyle dik açı yaptığında, rezonatördeki kıvılcım izleri ortadan kayboluyordu.

Bu şekilde G.'nin deneyleri Maxwell'in konumunun doğruluğunu kanıtladı. G. vibratörü, bir ışık kaynağı gibi, çevredeki alana enerji yayar ve bu enerji, elektromanyetik ışınlar aracılığıyla onu emebilen her şeye iletilir ve bu enerjiyi duyularımızın erişebileceği başka bir forma dönüştürür. Elektromanyetik ışınlar kalite olarak ısı veya ışık ışınlarına oldukça benzer. İkincisinden farkı yalnızca karşılık gelen dalgaların uzunluklarında yatmaktadır. Işık dalgalarının uzunluğu milimetrenin on binde biri cinsinden ölçülürken, vibratörler tarafından uyarılan elektromanyetik dalgaların uzunluğu metre cinsinden ifade edilir. G. tarafından keşfedilen fenomen daha sonra birçok fizikçinin araştırma konusu oldu. Genel olarak G.'nin vardığı sonuçlar bu çalışmalarla tamamen doğrulanmaktadır. Artık biliyoruz ki, Maxwell'in teorisine göre elektromanyetik dalgaların yayılma hızı, bu dalgaların yayıldığı ortamdaki değişikliklerle birlikte değişmektedir. Bu hız ters orantılıdır K , (\displaystyle (\sqrt (K))) Nerede k Belirli bir ortamın sözde dielektrik sabiti. Elektromanyetik dalgalar iletkenler boyunca yayıldığında elektriksel titreşimlerin "sönümlendiğini"; elektrik ışınları yansıtıldığında bunların "gerilimlerinin" Fresnel tarafından ışık ışınları vb. için verilen yasalara uyduğunu biliyoruz. G.'nin ele alınan olayla ilgili makaleleri , bir araya toplanmış, şimdi şu başlık altında yayınlanmıştır: H. Hertz, “Untersuchungen über die Ausbreitung der elektrischen Kraft” (Lpts., 1892).

Heinrich Rudolf Hertz (1857-1894), daha sonra senatör olan bir avukatın oğlu olarak Hamburg'da doğdu. Hertz iyi çalıştı, tüm konuları sevdi, şiir yazdı ve torna tezgahında çalışmaktan hoşlanıyordu. Ne yazık ki Hertz, hayatı boyunca sağlık durumunun kötü olmasından dolayı engellendi.

Hertz, 1875 yılında liseden mezun olduktan sonra Dresden'e, bir yıl sonra da Münih Yüksek Teknik Okulu'na girdi, ancak öğreniminin ikinci yılından sonra meslek seçerken hata yaptığını fark etti. Onun mesleği mühendislik değil, bilimdir. Akıl hocalarının fizikçiler Helmholtz (1821-1894) ve Kirchhoff (1824-1887) olduğu Berlin Üniversitesi'ne girer. 1880'de Hertz üniversiteden erken mezun oldu ve doktora unvanını aldı. 1885'ten bu yana, ünlü deneylerinin gerçekleştirildiği Karlsruhe'deki Politeknik Enstitüsü'nde deneysel fizik profesörüdür.

• 1932'de SSCB'de ve 1933'te Uluslararası Elektroteknik Komisyonu'nun bir toplantısında, periyodik sürecin frekans birimi “hertz” kabul edildi ve bu daha sonra uluslararası SI birimleri sistemine dahil edildi. 1 hertz, bir saniyede bir tam salınıma eşittir.
• Hertz'in çağdaşı fizikçi J. Thomson'a (1856-1940) göre, Hertz'in çalışması deneysel becerinin, yaratıcılığın inanılmaz bir zaferini ve aynı zamanda sonuçlara varmadaki dikkatin bir örneğini temsil ediyor.
• Bir defasında Hertz'in annesi, Hertz'e dönmeyi öğreten ustaya Heinrich'in profesör olduğunu söylediğinde çok üzülmüş ve şöyle demişti:

Oh ne yazık. Harika bir döndürücü olurdu.

Hertz'in deneyleri

Maxwell, elektromanyetik dalgaların yansıma, kırılma, kırınım vb. özelliklere sahip olduğunu savundu. Ancak herhangi bir teori ancak pratikte onaylandıktan sonra kanıtlanmış olur. Ancak o zamanlar ne Maxwell ne de başkası elektromanyetik dalgaların deneysel olarak nasıl elde edileceğini bilmiyordu. Bu ancak 1888'den sonra G. Hertz'in elektromanyetik dalgaları deneysel olarak keşfetmesi ve çalışmasının sonuçlarını yayınlamasıyla gerçekleşti.

Hertz vibratörü. Salınım devresini açın.

Hertz vibratör fikri. Salınım devresini açın.

Maxwell'in teorisinden biliniyor

Yalnızca hızlandırılmış hareketli yük elektromanyetik dalga yayabilir.

Bir elektromanyetik dalganın enerjisi, frekansının dördüncü kuvvetiyle orantılıdır.

Yüklerin salınımlı bir devrede hızlandırılmış bir hızla hareket ettiği açıktır, bu nedenle en kolay yol onları elektromanyetik dalgalar yaymak için kullanmaktır. Ancak yüklerin salınım sıklığının mümkün olduğu kadar yüksek olmasını sağlamak gerekir. Thomson'un bir devredeki salınımların döngüsel frekansı formülünden, frekansı arttırmak için devrenin kapasitansını ve endüktansını azaltmak gerektiği sonucu çıkar.

Vibratörde meydana gelen olayların özü kısaca aşağıdaki gibidir. Ruhmkorff indüktörü, sekonder sargısının uçlarında, küreleri zıt işaretli yüklerle yükleyen onlarca kilovolt mertebesinde çok yüksek bir voltaj yaratır. Belirli bir anda, vibratörün kıvılcım aralığında bir elektrik kıvılcımı belirir ve hava boşluğunun direncini o kadar küçük hale getirir ki, vibratörde kıvılcım var olduğu sürece yüksek frekanslı sönümlü salınımlar ortaya çıkar. Vibratör açık bir salınım devresi olduğundan elektromanyetik dalgalar yayar.

Alıcı halkaya Hertz tarafından "rezonatör" adı verildi. Deneyler, rezonatörün geometrisini (boyut, göreceli konum ve vibratöre göre mesafe) değiştirerek, elektromanyetik dalgaların kaynağı ile alıcı arasında “uyum” veya “sintoni” (rezonans) elde etmenin mümkün olduğunu göstermiştir. Rezonansın varlığı, vibratörde ortaya çıkan bir kıvılcıma tepki olarak rezonatörün kıvılcım aralığında kıvılcımların oluşmasıyla ifade edildi. Hertz'in deneylerinde gönderilen kıvılcım 3-7 mm uzunluğundaydı ve rezonatördeki kıvılcım milimetrenin onda birkaçı kadardı. Böyle bir kıvılcımı ancak karanlıkta ve ancak o zaman büyüteç kullanarak görmek mümkündü.

Profesör 1877'de ailesine yazdığı bir mektupta "Hem zaman hem de karakter olarak bir fabrika işçisi gibi çalışıyorum, her kolumu kaldırışımda bin kez tekrarlıyorum" diye yazmıştı. İç mekanda çalışılabilecek kadar uzun olan dalgalarla (ışık dalgalarıyla karşılaştırıldığında) deneylerin ne kadar zor olduğu aşağıdaki örneklerden görülebilir. Elektromanyetik dalgaları odaklayabilmek için 2x1,5 m ölçülerinde galvanizli demir sacdan parabolik bir ayna kavisli hale getirildi. Vibratör aynanın odağına yerleştirildiğinde paralel bir ışın akışı oluşturuldu. Bu ışınların kırılmasını kanıtlamak için asfalttan, yan yüzü 1,2 m, yüksekliği 1,5 m ve kütlesi 1200 kg olan ikizkenar üçgen şeklinde bir prizma yapıldı.

Hertz deneylerinin sonuçları

Deneyci, tabiri caizse en basit araçları kullanarak, yoğun emek gerektiren ve son derece akıllıca hazırlanmış çok sayıda deneyden sonra amacına ulaştı. Dalga boylarını ölçmek ve yayılma hızlarını hesaplamak mümkündü. kanıtlandı

yansımanın varlığı,

refraksiyon,

kırınım,

Dalgaların girişimi ve polarizasyonu.

ölçülen elektromanyetik dalga hızı

13 Aralık 1888'de Berlin Üniversitesi'nde yaptığı rapor ve 1877-78 yıllarındaki yayınlarından sonra. Hertz en popüler bilim adamlarından biri haline geldi ve elektromanyetik dalgalar genellikle "Hertz ışınları" olarak anılmaya başlandı.