மின்காந்த அலைகள், மின்காந்த கதிர்வீச்சு, மின்காந்த அலைகளின் பரவல்

1864 ஆம் ஆண்டில், ஜேம்ஸ் கிளார்க் மேக்ஸ்வெல் விண்வெளியில் மின்காந்த அலைகளின் சாத்தியத்தை கணித்தார். மின்சாரம் மற்றும் காந்தவியல் தொடர்பான அந்த நேரத்தில் அறியப்பட்ட அனைத்து சோதனை தரவுகளின் பகுப்பாய்விலிருந்து பெறப்பட்ட முடிவுகளின் அடிப்படையில் அவர் இந்த கூற்றை முன்வைத்தார்.

மேக்ஸ்வெல் எலக்ட்ரோடைனமிக்ஸ் விதிகளை கணித ரீதியாக இணைத்து, மின்சார மற்றும் காந்த நிகழ்வுகளை இணைக்கிறார், இதனால் காலப்போக்கில் மாறும் மின்சாரம் மற்றும் காந்தப்புலங்கள் ஒன்றையொன்று உருவாக்குகின்றன என்ற முடிவுக்கு வந்தார்.

ஆரம்பத்தில், அவர் காந்த மற்றும் மின்சார நிகழ்வுகளுக்கு இடையிலான உறவு சமச்சீராக இல்லை என்பதை வலியுறுத்தினார் மற்றும் "எடி எலக்ட்ரிக் ஃபீல்ட்" என்ற வார்த்தையை அறிமுகப்படுத்தினார், ஃபாரடே கண்டுபிடித்த மின்காந்த தூண்டல் நிகழ்வுக்கு தனது சொந்த, உண்மையான புதிய விளக்கத்தை வழங்கினார்: "காந்தத்தின் ஒவ்வொரு மாற்றமும். புலம் மூடிய கோடுகளுடன் கூடிய சுழல் மின்சார புலம் சுற்றியுள்ள இடத்தில் தோற்றத்திற்கு வழிவகுக்கிறது.

மேக்ஸ்வெல்லின் கூற்றுப்படி, "மாறும் மின்சார புலம் சுற்றியுள்ள இடத்தில் ஒரு காந்தப்புலத்தை உருவாக்குகிறது" என்ற எதிர் அறிக்கையும் உண்மைதான், ஆனால் இந்த அறிக்கை ஆரம்பத்தில் ஒரு கருதுகோளாக மட்டுமே இருந்தது.

காந்த மற்றும் மின்சார புலங்களின் பரஸ்பர மாற்றங்களின் விதிகளை தொடர்ந்து விவரிக்கும் கணித சமன்பாடுகளின் அமைப்பை மேக்ஸ்வெல் எழுதினார், இந்த சமன்பாடுகள் பின்னர் மின் இயக்கவியலின் அடிப்படை சமன்பாடுகளாக மாறியது மற்றும் சிறந்த விஞ்ஞானியின் நினைவாக "மேக்ஸ்வெல் சமன்பாடுகள்" என்று அழைக்கப்பட்டது. அவர்கள் கீழே. எழுதப்பட்ட சமன்பாடுகளின் அடிப்படையில் மேக்ஸ்வெல்லின் கருதுகோள், அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்பத்திற்கு மிகவும் முக்கியமான பல முடிவுகளைக் கொண்டுள்ளது, அவை கீழே வழங்கப்பட்டுள்ளன.

மின்காந்த அலைகள் உள்ளன

குறுக்கு மின்காந்த அலைகள் விண்வெளியில் இருக்கலாம், அவை காலப்போக்கில் பரவுகின்றன மின்காந்த புலம்… அலைகள் குறுக்குவெட்டு என்பது காந்த தூண்டல் B மற்றும் மின்சார புலம் வலிமை E ஆகியவற்றின் திசையன்கள் ஒன்றுக்கொன்று செங்குத்தாக இருப்பதால் இரண்டும் மின்காந்த அலையின் பரவல் திசைக்கு செங்குத்தாக விமானத்தில் உள்ளன என்பதன் மூலம் காட்டப்படுகிறது.

மின்காந்த அலைகள் வரையறுக்கப்பட்ட வேகத்தில் பரவுகின்றன

கொடுக்கப்பட்ட பொருளில் மின்காந்த அலைகளின் பரவலின் வேகம் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது மற்றும் அலை பரவும் பொருளின் மின் மற்றும் காந்த பண்புகளால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. இந்த வழக்கில் சைனூசாய்டல் அலையின் நீளம் λ ஒரு குறிப்பிட்ட சரியான விகிதத்துடன் υ வேகத்துடன் தொடர்புடையது λ = υ / f மற்றும் புல அலைவுகளின் அதிர்வெண் f சார்ந்தது. வெற்றிடத்தில் உள்ள மின்காந்த அலையின் வேகம் c என்பது அடிப்படை இயற்பியல் மாறிலிகளில் ஒன்றாகும் - வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகம்.

ஒரு மின்காந்த அலையின் பரவலின் வேகம் வரையறுக்கப்பட்டதாக மேக்ஸ்வெல் கூறியதால், இது அவரது கருதுகோளுக்கும் அந்த நேரத்தில் ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட நீண்ட தூர செயல்பாட்டின் கோட்பாட்டிற்கும் இடையே ஒரு முரண்பாட்டை உருவாக்கியது, அதன்படி அலைகளின் பரவலின் வேகம் எல்லையற்றதாக இருக்க வேண்டும். எனவே, மேக்ஸ்வெல்லின் கோட்பாடு குறுகிய தூர நடவடிக்கை கோட்பாடு என்று அழைக்கப்படுகிறது.

மின்காந்த அலை என்பது மின்சாரம் மற்றும் காந்தப்புலம் ஆகும், அது ஒன்றுக்கொன்று மாறுகிறது.

மின்காந்த அலையில், மின்சார புலமும் காந்தப்புலமும் ஒன்றோடொன்று மாறுவது ஒரே நேரத்தில் நிகழ்கிறது, எனவே காந்த மற்றும் மின்சார ஆற்றலின் தொகுதி அடர்த்திகள் ஒன்றுக்கொன்று சமமாக இருக்கும். எனவே, மின்சார புலத்தின் மாடுலி வலிமையானது என்பது உண்மைதான். மற்றும் காந்தப்புலத் தூண்டல் ஒன்றுடன் ஒன்று தொடர்புடையது பின்வரும் இணைப்பின் மூலம் விண்வெளியில் எந்தப் புள்ளியிலும் இருக்கும்:

மின்காந்த அலைகள் ஆற்றலைக் கொண்டு செல்கின்றன

ஒரு மின்காந்த அலை அதன் பரவலின் செயல்பாட்டில் மின்காந்த ஆற்றலின் ஓட்டத்தை உருவாக்குகிறது, மேலும் அலையின் பரவலின் திசைக்கு செங்குத்தாக விமானத்தில் உள்ள பகுதியை நாம் கணக்கில் எடுத்துக் கொண்டால், ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு மின்காந்த ஆற்றல் அதன் வழியாக நகரும். குறுகிய நேரம். மின்காந்த ஆற்றல் பாய்வு அடர்த்தி என்பது ஒரு யூனிட் நேரத்திற்கு ஒரு யூனிட் பகுதிக்கு ஒரு மேற்பரப்பு முழுவதும் மின்காந்த அலை மூலம் கொண்டு செல்லும் ஆற்றலின் அளவு. வேகத்தின் மதிப்புகள், அத்துடன் காந்த மற்றும் மின்சார ஆற்றல் ஆகியவற்றை மாற்றுவதன் மூலம், E மற்றும் B அளவுகளின் அடிப்படையில் ஃப்ளக்ஸ் அடர்த்திக்கான வெளிப்பாட்டைப் பெற முடியும்.

Poynting vector — அலையின் ஆற்றல் ஓட்டத்தின் திசையன்

அலை ஆற்றலின் பரவலின் திசையானது அலையின் பரவலின் திசைவேகத்துடன் ஒத்துப்போவதால், மின்காந்த அலையில் பரவும் ஆற்றல் ஓட்டம் அலையின் பரவலின் திசைவேகத்தைப் போலவே ஒரு திசையனைப் பயன்படுத்தி அமைக்கப்படலாம். இந்த திசையன் "பாயிண்டிங் வெக்டார்" என்று அழைக்கப்படுகிறது - பிரிட்டிஷ் இயற்பியலாளர் ஹென்றி பாய்ண்டிங்கின் நினைவாக, 1884 இல் ஒரு மின்காந்த புலத்தின் ஆற்றல் ஓட்டத்தின் பரவல் கோட்பாட்டை உருவாக்கினார். அலை ஆற்றல் ஃப்ளக்ஸ் அடர்த்தி W/m2 இல் அளவிடப்படுகிறது.

மின்காந்த அலைகள் அவற்றை பிரதிபலிக்கும் அல்லது உறிஞ்சும் உடல்களுக்கு எதிராக அழுத்துகின்றன

ஒரு மின்சார புலம் ஒரு பொருளின் மீது செயல்படும் போது, ​​சிறிய நீரோட்டங்கள் அதில் தோன்றும், அவை மின்சாரம் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களின் வரிசைப்படுத்தப்பட்ட இயக்கம். மின்காந்த அலையின் காந்தப்புலத்தில் உள்ள இந்த நீரோட்டங்கள் ஆம்பியர் விசையின் செயலுக்கு உட்படுத்தப்படுகின்றன, இது பொருளில் ஆழமாக இயக்கப்படுகிறது. இதன் விளைவாக, ஆம்பியர் விசை அழுத்தத்தை உருவாக்குகிறது.

இந்த நிகழ்வு பின்னர், 1900 இல், ரஷ்ய இயற்பியலாளர் பியோட்ர் நிகோலாயெவிச் லெபடேவ் என்பவரால் ஆய்வு செய்யப்பட்டு அனுபவபூர்வமாக உறுதிப்படுத்தப்பட்டது, மேக்ஸ்வெல்லின் மின்காந்தவியல் கோட்பாட்டை உறுதிப்படுத்துவதில் அவரது சோதனைப் பணி மிகவும் முக்கியமானது மற்றும் எதிர்காலத்தில் அது ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டது.

மின்காந்த அலை அழுத்தத்தை செலுத்துகிறது என்பது மின்காந்த புலத்தில் ஒரு இயந்திர உந்துவிசை இருப்பதை மதிப்பிடுவதை சாத்தியமாக்குகிறது, இது ஒரு யூனிட் தொகுதிக்கு மின்காந்த ஆற்றலின் கனமான அடர்த்தி மற்றும் வெற்றிடத்தில் அலை பரவும் வேகத்தால் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது:

வேகமானது வெகுஜனத்தின் இயக்கத்துடன் தொடர்புடையது என்பதால், மின்காந்த நிறை போன்ற ஒரு கருத்தை அறிமுகப்படுத்த முடியும், பின்னர் ஒரு யூனிட் தொகுதிக்கு இந்த விகிதம் (STR இன் படி) இயற்கையின் உலகளாவிய விதியின் தன்மையை எடுத்துக் கொள்ளும் மற்றும் செல்லுபடியாகும். பொருளின் வடிவத்தைப் பொருட்படுத்தாமல் எந்தவொரு பொருள் உடல்களுக்கும். பின்னர் மின்காந்த புலம் ஒரு பொருள் உடலைப் போன்றது - இது ஆற்றல் W, நிறை m, உந்தம் p மற்றும் முனைய வேகம் v ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது. அதாவது, மின்காந்த புலம் என்பது இயற்கையில் உண்மையில் இருக்கும் பொருளின் வடிவங்களில் ஒன்றாகும்.

மேக்ஸ்வெல்லின் கோட்பாட்டின் இறுதி உறுதிப்படுத்தல்

1888 இல் முதன்முறையாக, ஹென்ரிச் ஹெர்ட்ஸ், மேக்ஸ்வெல்லின் மின்காந்தக் கோட்பாட்டை சோதனை ரீதியாக உறுதிப்படுத்தினார். அவர் மின்காந்த அலைகளின் யதார்த்தத்தை அனுபவபூர்வமாக நிரூபித்தார் மற்றும் பல்வேறு ஊடகங்களில் ஒளிவிலகல் மற்றும் உறிஞ்சுதல் மற்றும் உலோகப் பரப்புகளில் இருந்து அலைகளின் பிரதிபலிப்பு போன்ற அவற்றின் பண்புகளை ஆய்வு செய்தார்.

ஹெர்ட்ஸ் அலைநீளத்தை அளவிடுகிறது மின்காந்த கதிர்வீச்சு, மற்றும் ஒரு மின்காந்த அலையின் பரவலின் வேகம் ஒளியின் வேகத்திற்கு சமம் என்பதைக் காட்டியது. ஹெர்ட்ஸின் சோதனைப் பணியானது மேக்ஸ்வெல்லின் மின்காந்தக் கோட்பாட்டை ஏற்றுக்கொள்வதற்கான இறுதிப் படியாகும். ஏழு ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு, 1895 இல், ரஷ்ய இயற்பியலாளர் அலெக்சாண்டர் ஸ்டெபனோவிச் போபோவ் வயர்லெஸ் தகவல்தொடர்புகளை உருவாக்க மின்காந்த அலைகளைப் பயன்படுத்தினார்.

முடுக்கப்பட்ட நகரும் கட்டணங்களால் மட்டுமே மின்காந்த அலைகள் உற்சாகமடைகின்றன

நேரடி மின்னோட்ட சுற்றுகளில், கட்டணங்கள் நிலையான வேகத்தில் நகரும் மற்றும் இந்த வழக்கில் மின்காந்த அலைகள் விண்வெளியில் உமிழப்படுவதில்லை, கதிர்வீச்சு இருக்க, மாற்று மின்னோட்டங்கள், அதாவது மின்னோட்டங்கள் இருக்கும் ஆண்டெனாவைப் பயன்படுத்துவது அவசியம். விரைவில் தங்கள் திசையை மாற்றி, உற்சாகமாக இருக்கும்.

அதன் எளிமையான வடிவத்தில், சிறிய அளவிலான மின்சார இருமுனையானது மின்காந்த அலைகளை கதிர்வீச்சு செய்வதற்கு ஏற்றது, அங்கு இருமுனை கணம் காலப்போக்கில் வேகமாக மாறும். அத்தகைய இருமுனையம் இன்று "ஹெர்ட்சியன் இருமுனை" என்று அழைக்கப்படுகிறது, அதன் அளவு அது வெளியிடும் அலைநீளத்தை விட பல மடங்கு சிறியது.

ஹெர்ட்ஜியன் இருமுனையிலிருந்து உமிழப்படும் போது, ​​மின்காந்த ஆற்றலின் அதிகபட்ச ஓட்டம் இருமுனையின் அச்சுக்கு செங்குத்தாக ஒரு விமானத்தில் விழுகிறது. இருமுனையின் அச்சில் மின்காந்த ஆற்றலின் கதிர்வீச்சு இல்லை. ஹெர்ட்ஸின் மிக முக்கியமான சோதனைகளில், மின்காந்த அலைகளை வெளியிடுவதற்கும் பெறுவதற்கும் அடிப்படை இருமுனைகள் பயன்படுத்தப்பட்டன, இது மின்காந்த அலைகள் இருப்பதை நிரூபிக்கிறது.