Основні властивості електромагнітних хвиль

У 1865 році відомий англійський фізик Дж. Максвелл, грунтуючись на результатах робіт Фарадея по вивченню електромагнітного поля, зміг теоретично обґрунтувати можливість існування подібних полів при відсутності струмів і зарядів, їх породили. Конфігурація поля поза джерела являє собою хвилю. Вивчаючи властивості електромагнітних хвиль, не можна не помітити цікавий факт: швидкість поширення залежить від середовища. Наприклад, у вакуумі вона становить близько 300 тис. Км / с. Оскільки дане значення відповідає швидкості світла, то це дозволило Максвеллові припустити, що світло є одним із різновидів електромагнітних хвиль. Надалі це було підтверджено дослідами Герца. До появи теорії Максвелла вважалося, що видиме світло, рентгенівське випромінювання, ультрафіолет, радіо являють собою ніяк не зв`язані випромінювання. Насправді властивості хвиль залежать від їх довжини. Весь спектр умовно був поділений на області, для кожної з яких характерні свої прояви.

Властивості електромагнітних хвиль унікальні, оскільки загальна їх взаємодія з речовиною пояснюється відразу двома складовими - магнітної та електричної. Таким чином, в електромагнітній хвилі, на яку не виявляється зовнішнього впливу, обидва поля коливаються в своїх напрямках і площинах, причому перпендикулярних напрямку поширення самої хвилі. Основні властивості електромагнітних хвиль представлені безліччю проявів, незалежно від природи джерела. Розглянемо деякі з них. Набагато зручніше представляти реальний досвід, тому подумки скористаємося двома пристроями - генератором радіохвиль спрямованого випромінювання і приймачем. Як уже вказувалося, отримані результати застосовні до будь-яких типів хвиль. Знаючи властивості електромагнітних хвиль, ними можна управляти бажаним способом.

У повсякденному житті кожен з нас щодня стикається з відображенням. Наприклад, іноді, щоб мобільний телефон втратив зв`язок з базовою станцією, досить зайти в приміщення з товстими залізобетонними стінами або навіть у звичайний домовик ліфт. Повертаючись до експерименту: якщо розташувати генератор і приймач під кутом один до одного, то сигнал реєструватися не буде (випромінювач спрямованої дії). Але варто помістити в точці перетину двох умовних ліній (вектори спрямованості) пластину з металу, як приймач уловить випромінювання, тобто, має місце відображення. Подібні властивості електромагнітних хвиль сформульовані у висловленні про рівність кутів падіння і відбиття.

Наступне властивість - це переломлення. При розташуванні приймача і спрямованого випромінювача на різних висотах, сигнал уловлений не буде. Але якщо між ними помістити парафіновий куб, то вся схема працює. Це відбувається завдяки зміні напрямку поширення хвиль на межі двох діелектричних середовищ (парафін і повітря).

Далі варто згадати інтерференцію. Якщо дві металевих пластини розташувати в безпосередній близькості одна від одної, формуючи кут, трохи менший, ніж 180 градусів, то при випромінюванні радіохвилі на ці листи приймач уловить відмінність в їх інтенсивності в залежності від розміщення його відносно аркушів. Відомий приклад - супутникова антена. Саме «тарілка» підсилює сигнал, збираючи розсіяні хвилі і концентруючи їх на приймачі.

Ще одне відоме властивість - дифракція. Почасти, завдяки їй вдається користуватися радіоприймачами. Досвід наступний: між генератором і приймачем поміщаємо металеву пластину, причому, відстань між ними - мінімально. В результаті сигнал відсутній, так як відбивається від пластини назад, у бік генератора. Але якщо рознести в сторони від пластини генератор і приймач, то сигнал з`явиться. Так відбувається завдяки властивості хвиль огинати перешкоди.