Электромагнитные волны

Электромагнитные волны

В середине XVIII века гениальный русский учёный Михаил Ломоносов впервые высказал замечательную мысль о волновом характере света и о родстве явлений световых и электрических.

В 1831 г. английский учёный Фарадей открыл явление электромагнитной индукции. Идеи Фарадея, обладавшего редким даром научного предвидения, противоречили господствовавшей в тогдашнем учёном мире «теории дальнодействия», объяснявшей все электрические и магнитные явления мгновенным «действием на расстоянии». Эта теория была одним из вредных учений в физике и тормозила её развитие.

Через 42 года (в 1873 г.) другой английский учёный, последователь Фарадея, Клерк Максвелл опубликовал «Трактат об электричестве и магнетизме». Из чисто теоретической работы Максвелла, лишний раз подтверждавшей гениальность высказываний Ломоносова, вытекало, что природа световых и электрических явлений — одна и та же, что в природе должны существовать электромагнитные волны, распространяющиеся со скоростью света. Эти волны сам Максвелл не мог создать или обнаружить.

Максвелл не придал своей теории ясной и простой формы, а самые её основы были столь далеки от господствовавших тогда механистических представлений в физике, что вся она казалась многим учёным недостаточно обоснованной.

Теория существования электромагнитных волн нанесла серьёзный удар механистическому представлению о природе, существовавшему у большинства физиков XIX столетия. Привычное им представление о природе, как механической системе из неизменных элементов, движение которых подчиняется задачам механики, явно рушилось.

Теория электромагнитных волн говорила об электромагнитных явлениях, как о некоторых физических процессах, распространяющихся в пространстве в конечное время.

Мучительно рождалось в сознании физиков представление о дотоле не известной им форме существования материи — электромагнитном поле.

Из электромагнитной теории вытекало, что изменение энергии электрического поля приводит к образованию изменяющегося магнитного поля, которое, в свою очередь, вызывает изменяющееся электрическое поле. Изменяющиеся поля распространяются во все стороны в виде электромагнитных волн.

Немецкий учёный — физик Генрих Герц задался целью опытным путём найти доказательства существования электромагнитных волн и их распространения в свободном пространстве. Понадобились годы упорной работы, прежде чем Герцу удалось получить электромагнитные волны в лаборатории и доказать, что они обладают всеми свойствами световых волн.

Лабораторная аппаратура, подтверждавшая существование электромагнитных волн, состояла из индукционной катушки с прерывателем тока в первичной обмотке. Во вторичную обмотку был включён колебательный контур, оканчивавшийся двумя металлическими шариками. Когда между этими шариками проскакивала искра, происходил разряд, вызывавший электромагнитные волны. Для обнаружения этих волн применялся резонатор — круг проволоки, также заканчивавшийся шариками. При появлении электромагнитных волн между шариками резонатора проскакивала маленькая искра.

13 декабря 1888 г. Герц доложил о найденном им способе подтверждения существования электромагнитных волн.

В работах Герца содержится ряд основных положений, на базе которых развилась современная радиотехника. Однако он не выходил со своими опытами за пределы лаборатории, хотя, как он сам писал, и ощущал неудобства работы в здании со стенами и железными балками. Но Герц и не мог этого сделать, так как применявшийся им «приёмник» электромагнитных волн — резонатор был слишком мало чувствителен для приёма слабых электромагнитных колебаний за пределами стен лаборатории.

Работы с электромагнитными волнами, как мы теперь видим, подготовили открытие радиотелеграфа. Но сделать этот решающий шаг сумел только А. С. Попов; тогда как другие учёные долго и неуверенно топтались на одном месте, Попов сформулировал идею телеграфирования без проводов, понял и оценил многообразие её практических применений, изобрёл и сконструировал беспроволочный телеграф.