Свойства электромагнитных волн

Вспомним, что лучи света обладают следующими свойствами: они могут отражаться, пропускаться, поглощаться и преломляться. Кроме того, в области, закрытой от попадания лучей света, образуется тень. Оказывается, что все эти свойства наблюдаются и у электромагнитных волн.

Современная техника позволяет получать незатухающие гармонические электромагнитные колебания определенной частоты. Проведем ряд опытов с помощью генератора электромагнитных колебаний с излучающим и приемным вибраторами, настроенными на строго определенную длину волны 1–2 см.

Рис. 20.11

Опыт 1. Образование тени.Расположим излучающий 1 и приемный 3 вибраторы вертикально (рис. 20.11). При включении генератора гальванометр в приемнике показывает отклонение. Если между излучателем и приемником поставить теперь металлический экран 2 (например, железный лист), размеры которого велики по сравнению с длиной волны, то можно наблюдать образование тени: когда приемный вибратор заслонен листом, ток в гальванометре резко падает. При устранении экрана или при вынесении приемного вибратора из области тени ток опять возрастает.

Опыт 2. Пропускание электромагнитных волн.Взяв вместо металлического экрана лист картона, фа­неры, толстую деревянную доску, вообще экран из какого-либо изолирующего материала, нетрудно убедиться, что они прозрачны для исследуемых электромагнитных волн.

Опыт 3. Отражение электромагнитных волн.На рис. 20.12 показана схема отражения электромагнитной волны: i – угол падения, r – угол отражения. Заслонив приемник от излучателя металлическим листом 1 нетрудно наблюдать отражение электромагнитной волны от второго металлического листа 2. Передвигая лист 2 вдоль прямой CD, параллельной отрезку АВ (излу­чатель – приемник), мы обнаружим, что наиболее сильный отклик (отклик индикатора) возникает тогда, когда лист 2 находится против середины от-

резка АВ и его плоскость параллельна АВ. Мы убеждаемся, таким образом, в спра­ведливости закона равенства угла падения и угла отражения. Замена метал­лического листа 2 экраном из изолирующего материала по­казывает, что от такого экра­на отражение получается очень слабое. Рис. 20.12

Рис. 20.13

Отражением от металла можно воспользоваться для того, чтобы получить направленное излучение в виде почти плоской волны. Для этого надо поместить излучаю­щий вибратор в фокусе цилиндрического зеркала из металлического листа, согнутого по дуге параболы (рис. 20.13, a). Интенсивность плоской волны, выходящей из такого рефлектора, существенно больше, чем в ненаправленном излучении самого вибратора в отсутствие рефлектора. Таким же рефлектором можно снабдить и приемный вибратор (рис. 20.13, б),что повышает его чувствительность.

Описанные выше опыты лучше производить поэтому с виб­раторами, снабженными рефлекторами.

Рис. 20.14

Опыт 4. Преломление электромагнитных волн.Для опыта с преломлением электромаг­нитной волны длиной, например, 3 см надо изготовить из парафина или асфальта приз­му с преломляющим углом, равным пример­но 30° (рис. 20.14). Размеры этой призмы должны быть велики по сравнению с l.

На рис. 20.15 показано, как меняется на­правление распространения волны вследствие преломления в такой призме. Если в отсутствие призмы наибольший от­клик в приемном вибраторе получается в положении А, то при наличии призмы волна преломляется и наибольший отклик получается в В.

Рис. 20.15

Преломление происходит на двух гранях призмы: при переходе волны из воздуха в парафин и затем при ее выходе из парафина в воздух. Отклонение вол­ны от первоначального направления распространения со­ставляет (в зависимости от материала призмы и длины волны) 15–20°.