«Жаратылыстану ғылыми-педагогикалық» Жоғары мектебі
Электрмагниттік толқын және оның қасиеттері
жүктеу/скачать 269,21 Kb.
|
Физика лекция
- Бұл бет үшін навигация:
- 3.Жарық электрмагниттік толқын
| Электрмагниттік толқын және оның қасиеттері
Тақырыпты оқып-үйрену 9,10 және 11-сыныптардағы электрмагнетизмге байланысты сұрақтарды қайталаудан басталады. Оқушылар қозғалмайтын зарядтың айналасында уақыт өтуі мен өзгермейтін электр өрісі, ал заряд бірқалыпты қозғалса (яғни тұрақты ток пайда болады), онда өткізгіштің айналасында тұрақты магнит өрісі болатынын біледі. Екі жағдайда да электр және магнит өрістері уақытқа байланысты өзгермейді. Қозғалмайтын заряд немесе тұрақты ток кезінде электр өрісінің кернеулігі мен магнит өрісінің индукциясы уақыт өтуімен өзгермейді, яғни бұл кезде электрмагниттік толқынның пайда болуы мүмкін емес. Сонымен мынандай алғашқы қорытынды шығады: электрмагниттік толқын уақыт өтуіне байланысты өзгеретін электр және магнит өрістері бар жерде пайда болады. Оқушылар енді тұрақты электр және магнит өрістерінің энергиясы болса да, оны өрістің бір нүктесінен екінші нүктеге апара алмайтынын біледі. Энергияны кеңістіктің бір нүктесінен екіншісіне тек уақыт өтуімен өзгеретін электрмагниттік өріс – электрмагниттік толқын ғана жеткізе алады. Электрмагниттік толқынның пайда болуын Максвелл теңдеулеріне жүгінбей сапалық деңгейде түсіндіру үшін электрмагниттік құбылысына қайтадан ораламыз. Максвеллдің идеясы бойынша электрмагниттік толқынның пайда болуы үшін өткізгіштің болуы міндетті емес, жалпы алғанда электрмагниттік индукция құбылысында уақыт өтуімен өзгеретін магнит өрісі, құйынды электр өрісін (яғни күш сызықтары тұйық электр өрісін) тудырады. 3.Жарық электрмагниттік толқын XVIII ғасырдың ортасына шейін жарықты біздің көзіміз көретін нәрсе деп қабылдады, қазіргіше айтсақ көрінетін жарық. Ол кезде жарық табиғаты белгісіз еді. И.Ньютон және оның жолын қуғандар жарықты бөлшектердің (корпускулалардың) ағыны деп қарастырды. Ал, Ньютонның өзі болса жарық құбылыстарындағы периодтылықты (Ньютон сақиналары) байқады. Басқа оқымыстылар, мысалы, Х.Гюйгенс, Т.Юнг, О.Френель жарықты ерекше ортадағы (әлемдік эфирдегі) серпімді толқын деп қарастырды. Осы болжамдардың жетістіктері де, кемшіліктері де бар еді. Тек XIX ғасырдың 30-жылдарында Френельдің тамаша еңбектерінде заттағы жарық жылдамдығының анықталуы және дифракция құбылысын зерттеуі, жарықтың толқындық теориясы физиктер арасында толық жеңіске жетті. Бірақта серпімді жарық тасушы эфир тұжырымдамасында бірқатар қиындықтар болды. Мысалы, екі ортаны бөліп тұрған шекарадағы жарықтың күйі және әсіресе жарық поляризациясын түсіндіру мәселесі. Тек 1860-1865 жылдары Максвелдің электрмагниттік өрістің математикалық теориясын жасап және электрмагниттік толқынды ашқаннан кейін ғана жарық табиғаты толық ашылды. Сонымен жарық серпімді толқын емес, электрмагниттік толқын болып шықты. Бұл поляризацияны және екі ортаның шекарасындағы барлық мәселелерді шешті. Максвелл электрмагниттік толқындардың бар екенін таза теориялық жолмен көрсетті, сондай-ақ, бұл толқындардың вакуумда тарау жылдамдығы жарық жылдамдығына тең екенін тапты (жарық жылдамдығы ол кезде белгілі болған). Осының негізінде Максвелл жарық дегеніміз электрмагниттік толқын деп ұйғарды. Сонымен қатар электрмагниттік толқындардың көлденеңдігі тікелей Максвелл теориясынан шығады. Ол кезге дейін жарық толқындарының көлденеңдігі эксперимент жүзінде дәлелденген болатын. Сондықтан да Максвелл электрмагниттік толқындардың көлденеңдігін жарықтың электрмагниттік теориясы дұрыстығының ең басты дәлелінің бірі деп есептеді. Вакуумдағы жарық жылдамдығы тұрақты және шектеулі шама, санақ жүйесін таңдауымызға байланыссыз инвариантты шама. Вакуумдағы жарық жылдамдығының инерциялы санақ жүйелеріне қатысты инварианттылығын 1881 жылы американ ғалымдары Майкельсон және Морли тәжірибелері дәлелдейді. Жарық жылдамдығы мен қозғалыстағы жарық көзінің жылдамдығын қосу туралы Ритцтің болжамы дұрыс болмады. Майкельсон және Морли тәжірибелерінің нәтижесіне Д.Берни «бұл ғылым тарихындағы теріс нәтижелердің ең ұлысы» деген баға берді. Жылдамдықты тежеуге немесе оған үдеу беруге болмайды. Вакуумдағы жарық жылдамдығы – абсолютті шама. Ол релятивистік тұрақты болып табылады. Орта мектепте жарық жылдамдығын анықтаудың екі әдісі: астрономиялық Ремер әдісі және зертханалық Физо әдісі қарастырылады. Материалды түсіндіргенде мұғалім «Жарық жылдамдығы» деген оқу диафильмін қолдануына болады. Онда жарық жылдамдығын өлшейтін негізгі әдістер қарастырылады. жүктеу/скачать 269,21 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|