6.2.6.2. Открытый колебательный контур как источник эмв

Если в LC-контуре возбудить колебания, то вокруг катушки можно обнаружить колебание магнитного поля , а между обкладками конденсатора – колебание электрического поля . Значит, контур создает вокруг себя переменное ЭМП и излучает ЭМВ в окружающее пространство, причём большая часть энергии колебаний остается внутри контура.

Закрытый колебательный контур – контур, основная часть энергии которого сосредоточена внутри него и не идет на создание ЭМВ.

Раздвинем пластины конденсатора. Область изменения электрического поля увеличится, возрастет и энергия излучаемой волны. Раздвигая пластины конденсатора и уменьшая количество витков катушки можно перейти от закрытого колебательного контура к открытому:

Открытый колебательный контур – контур, предназначенный для излучения ЭМВ.

• В устройствах для излучения ЭМВ открытый колебательный контур (антенну) связывают с закрытым с помощью катушки индуктивности, один конец которой заземляют.

6.2.6.3. Опыты Герца. Экспериментальное обнаружение эмв

Впервые ЭМВ обнаружил Герц в 1887 г. Для возбуждения ЭМВ он применил открытый колебательный контур («вибратор Герца»), представляющий собой металлический стержень с разрезом посредине для образования искрового промежутка. Подключив концы стержня к источнику высокого напряжения, можно наблюдать пробой промежутка с образованием искры (для улучшения свойств вибратора концы стержня снабжены металлическими шариками).

• Искра в промежутке появляется периодически, по мере накопления на шарах разноименных зарядов.

Стержни (с шарами) обладают определенной индуктивностью и емкостью и представляют собой ЭКС, излучающую ЭМВ за счет периодического движения электрических зарядов и образования вихревого ЭМП.

Рядом с вибратором Герц поместил точно такой же контур для приёма колебаний – резонатор. Оказалось, что при появлении искры в вибраторе между шарами резонатора также появляется искра, что указывает на существование ЭМВ.

6.2.6.4. Свойства эмв

Современная техника позволяет изучить различные свойства ЭМВ. Рассмотрим некоторые из них. Работа установки: генератор 1 излучает ЭМВ сверхвысокой частоты (с длиной волны в несколько сантиметров), которые поступают на антенну – передающий рупор 2.

Через щель прямоугольной формы рупор излучает ЭМВ в пространство. Приемная сторона состоит из приемного рупора 3 (2 и 3 совершенно одинаковы), сигнал с которого преобразуется усилительно – преобразовательным устройством 4 и поступает на стрелочный индикатор 5 мощности сигнала. Когда щели рупоров расположены строго друг против друга на одной оси, индикатор показывает нормальную мощность волны.

Поместив между рупорами диэлектрическую пластину, на индикаторе увидим уменьшение мощности сигнала, т. е. ЭМВ частично поглощается диэлектриком.

Заменим диэлектрическую пластину металлической и увидим на индикаторе отсутствие сигнала, что говорит об отражении волны. Собрав установку под углом и поместив металлическую пластину на пути волны, обнаружим, что ЭМВ отражается от металлов.

Направив ЭМВ на призму из парафина, отметим, что ЭМВ преломляется на границе диэлектрика.

Повернём один из рупоров на некоторый угол вокруг продольной оси, не нарушая соосности щелей. Мощность принятого сигнала уменьшилась. При  = 90 индикатор покажет отсутствие волны. Значит, ЭМВ – поляризованная и поперечная (действительно, векторы и колеблются в плоскости, перпендикулярной лучу ЭМВ).

Если направить ЭМВ на металлический экран с двумя щелями, а за ним по дуге окружности (с центром в середине экрана) перемещать приёмный рупор, то индикатор будет фиксировать чередующиеся усиления и ослабления мощности сигнала, т. е. дифракцию и интерференцию ЭМВ.

Из опытов известны свойства ЭМВ:

1) ЭМВ – поперечная волна;

2) при переходе из одной среды в другую ЭМВ может отражаться, поглощаться и преломляться, причем законы преломления и отражения для механических волн и ЭМВ одинаковы;

3) в ЭМВ (как и в механических) наблюдаются интерференция, дифракция и поляризация.