11-и. Свойства электромагнитных волн

§ 11-и. Свойства электромагнитных волн

В предыдущем параграфе мы рассмотрели опыты с генератором электромагнитных волн высокой частоты. Он был удобен тем, что вы могли видеть как источник волн, так и приёмник — антенну из двух проволок. Для следующих опытов возьмём генератор и приёмник электромагнитных волн сверхвысокой частоты. Чем больше частота, тем короче может быть антенна. Ниже показаны передатчик и приёмник, антенны которых настолько малы, что поместились внутри рупоров, удобных для опытов.

Отражение волн. Расположим рупоры передатчика и приёмника вблизи друг друга, наклонив их вниз. Электромагнитная волна не будет попадать в приёмный рупор, поэтому стрелка вольтметра будет на нуле. Изменим условия опыта — расположим между рупорами металлическую пластину. Теперь излучённая передатчиком электромагнитная волна отразится от электропроводящей поверхности и попадёт в рупор приёмника, поэтому вольтметр покажет наличие сигнала (см. рисунок).

Рис. 11.30. Электромагнитная волна, испущенная передатчиком, отражается от металлического листа и затем попадает в приёмный рупор.

Преломление волн. Расположим рупоры передатчика и приёмника напротив, немного опустив передатчик. При включении генератора вольтметр отметит отсутствие сигнала. Теперь поместим между рупорами куб из пластмассы, и вольтметр отметит наличие сигнала (см. рисунок). Так может произойти только в том случае, если испущенная передатчиком электромагнитная волна преломляется внутри диэлектрика.

Рис. 11.31. Электромагнитная волна, испущенная передатчиком, преломляется внутри пластмассового куба и затем попадает в приёмный рупор.

Дифракция волн. Как мы уже отметили в § 11-г, дифракцией называется отклонение волн от прямолинейного распространения в одной и той же среде, приводящее к огибанию ими препятствий. Для наблюдения дифракции электромагнитных волн продолжим опыты с теми же приборами.

Рис. 11.32. Электромагнитная волна, испущенная передатчиком, частично огибает непрозрачный для неё металлический диск и попадает в приёмный рупор. Наблюдаемое явление называют дифракцией электромагнитных волн.

Расположим рупоры напротив друг друга. При включении генератора вольтметр отметит наличие сигнала. Теперь закроем приёмный рупор электропроводящим металлическим диском. Вольтметр отметит отсутствие сигнала. Передвинем теперь диск на середину между рупорами. Вольтметр снова отметит наличие сигнала, хотя, и более слабого, чем прежде. Сделаем вывод: электромагнитная волна, частично огибая диск, попадает в рупор приёмника (см. рисунок).

Рис. 11.33. Электромагнитная волна, испущенная передатчиком, отражается металлическими листами в виде двух потоков, которые взаимодействуют между собой. В результате переносимая волнами энергия перераспределяется в пространстве, образуя максимумы и минимумы. Наблюдаемое явление называют интерференцией волн.

Интерференция волн. Как мы уже отметили в § 11-г, интерференция — это наложение нескольких волн, при котором возникает перераспределение их энергии, приводящее к возникновению областей с чередующимися усилениями и ослаблениями колебаний (то есть областей, куда энергия, переносимая волнами, попадает в меньшей или большей степени).

Для подготовки к наблюдению интерференции направим излучающий рупор на два металлических листа, расположенные под углом, чуть меньшим 180° (см. рисунок). Будем передвигать приёмный рупор в зоне между крайними красными стрелками. Ими мы показали области, где приёмник обнаружит максимумы притока энергии волн. В промежутке между стрелками приёмник отметит минимумы поступления энергии.

Колебательные и волновые явления Формулы Физика Теория 8 класс