Aniq tabiiy va jismoniy madaniyat

I Bob. Elektromagnit to’lqinining energiyasi
1.1 Elektromagnit to’lqinlar, elektromagnit to’lqin tenglamasi, tarqalish tezligi
Eski maydonlar, aksincha, to’satdan g’oyib bo’lishmadi, ular uzoq masofalarga ajralishdi. Aslida esa, magnit maydonning o’zgarishi elektr maydonini hosil qiladi va elektr maydonini o’zgarishi magnit maydonni yaratadi, shunday elektr va magnit maydonlarining o’zgarishi kombinatsiyasi o’zini o’zi qo’llab-quvvatlaydi va antenna zaryadiga hech boglik bo’lmaydi1.
Antennadan uzoq bo’lmagan maydonlar yaqin maydon deyiladi va o’ta murakkab hisoblanadi, lekin bizni ular bilan ishimiz yo’q. Biz asosan antennadan uzoqda joylashgan maydonlar bilan qiziqamiz o’ biz aniqlagan), ular radiatsiya maydoni deyiladi. Elektr maydon liniyalari halka shaklini yaratadi, 4.3 a-rasmdagi kabi, va oldinga harakatni davom ettiradi. Magnit maydon liniyalari ham epik halka namoyon qiladi, lekin ular ko’rinmaydi, chunki ular sahifaga perpendikulyardir. Garchi liniyalar faqatgina manbadan o’ng tarafda ko’rsatilgan bo’lsada, maydonlar boshqa yo’nalishga harakatlana oladi. Maydon kuchlari tebranuvchi zaryadlarga nisbatan perpendikulyar yo’nalishlarda eng katta qiymatga ega bo’ladi; va tebranuvchi zaryadlar yo’nalishi bo’ylab ular 0 ga tushadi --- 4.3 a-rasmdagi antennaning pastki va tepa qismida1. O‘zgaruvchan magnit maydonda turgan karakatsiz o‘tkazgichda induksiya EYuK ning vujudga kelishi xaqida yukorida fikr yuritilgan edi. Lekin elektr toki vujudga kelishi uchun zaryad tashuvchilarni xarakatga keltiruvchi tashki kuchlar mavjud bo‘lmogi kerak. Unda mazkur xolda elektronlarni qanday kuchlar xarakatga keltiradi, degan savol tugiladi. Tabiiyki, bu kuch issikdik jarayonlariga xam, kimyoviy jarayonlarga xam bog‘liq emas. U Lorens kuchi xam emas. Chunki u xarakatsiz zaryadga ta’sir etmaydi.



1
E va В qiymatlari radiatsiya maydonida 1/r ga masofani qiskartirishi kuzatilgan. (Buni Kulon konunidagi E ni qiymatini 1/r2 ga kamayishi bilan solishtiring). Elektromagnit to’lkinlari orqali olib kelinadigan energiya amplituda kvadratiga proporsionaldir, E2 eki В 2, shuning oqibatida to’lqin intensivligi 1/r2 ga kamayadi. Shuning uchun, EM to’lqinlari orqali keladigan energiya tovush to’lqinlari singari teskari kvadrat qonuniga bo’ysunadi1.
Radiatsiya maydoni hakida bir necha narsalar 4.3- rasmda ko’rsatilgan. Birinchidan, istalgan nuqtada elektr va magnit maydonlari bir birlariga nisbatan perpendikulyardir va to’lqin yo’nalishi tomon yo’nalgan. Ikkinchidan, maydonlar yo’nalishi bo’yicha almashishini kuzatishimiz mumkin (B ba’zi nuqtalarda sahifani ichiga kiryapti va boshqa nuqtalarda sahifadan chikyapti; E ba’zi nuqtalarda yuqoriga, ba’zilarida pastga yo’nalgan). Shuning uchun maydon kuchlari bir yo’nalishda maksimumdan nolgacha va boshqa yo’nalishda maksimumgacha o’zgaradi. Elektr va magnit maydonlari “faza” ichida joylashgan: ayni bir xil nuqtalarda ikkalasi ham nolga teng va fazoda o’sha nuqtalarda maksimum qiymatlariga erishadi. Antennadan uzoqdagi (22-6b rasm) maydon liniyalari yirik yuza bo’ylab juda ham ravon va va to’lqinlar tekislik to’lqinlari deb ataladi1.



Agar kuchlanish manbasi sinusoidal o’zgarsa, radiatsiya maydonidagi elektr va magnit maydon kuchlari ham sinusoidal o’zgaradi. To’lqinlarning sinusoidal harakteri 4.4-rasmda aks ettirilgan, to’lqin harakati yo’nalishi bo’ylab funksiya kabi chizilgan maydon yo’nalishlarini va qiymatlarini ko’rsatadi. E va В elektr va magnit maydonlari bir birlariga nisbatan perpendikulyardir va to’lqin yo’nalishi tomon yunalgan. Biz bu to’lqinlarni elektromagnit to’lqinlari (EM) deb ataymiz. Ular kesishuvchi to’lqinlardir, chunki amplitudasi to’lqin harakati yo’nalishiga perpendikulyardir. Biroq, EM to’lqinlar har doim maydon to’lqinlari deyiladi. Maydon bo’lganliklari sabab, EM to’lqinlar bo’sh fazoda erkin tarqkala olishadi1.
Hali ko’rganimizdek, EM to’lqinlar tebranuvchan elektr zaryadlari orqali hosil bo’ladi va shunday qilib tezlanishni his qiladi. Umumiy qilib aytganda tezlanayotgan elektr zaryadlari elektromagnit to’lqinlarini keltirib chiqaradi.
Maksvell magnit maydonning xar qanday o‘zgarishi elektr maydonni vujudga keltiradi va aynan ana shu elektr maydon xarakatsiz щtkazgich ichidagi elektronlarni xarakatga keltirib, zanjirda induksion EYuK ning paydo bo‘lishiga sabab bo‘ladi, degan gipotezani ol-a surdi. Demak, elektr zaryadi xosil qilgan elektr maydondan farqli щlaroq, magnit maydonning o‘zgarishi natijasida vujudga keladigan elektr maydonning kuch chiziqlari yopiq chiziq xarakteriga ega,ya’ni uyurmali maydondir. Maksvell elektromagnit induksiya xodisasini taxlil qilib, induksiya EYuK n i n g vujudga kelishiga sabab — uyurmali elektr maydonning vujudga kelishidadir, o‘tkazgich esa ikkinchi darajali rol o‘ynaydi va bu maydonni qayd kiluvchi asbobgina bo‘lib xizmat qiladi, degan fikrga keldi. S h u n i n g uchun xa.m, elektromagnit induksiya xodisasining asosiy axamiyati elektr tokini vujudga keltirishida emas, balki uyurmali elektr maydonning vujudga kelishini tasdiklaganligidadirDemak, magnit maydonning xar qanday o‘zgarishi uyurmali elektr maydonni vujudga keltiradi. Siljish toki. Agar magnit maydonning xar qanday o‘zgarishi uyurmali elektr maydonni vujudga keltirsa, unda teskarisi, ya’ni elektr maydonning o‘zgarishi uyurmali magnit maydonni vujudga keltirmaydimi, degan savol tugiladi. Maksvell bu savolga shunday javob beradi: elektr maydonning Kar qanday o‘zgarishi atrofda uyurmali magnit maydonni vujudga keltirishi kerak. O‘zgarayotgan elektr maydon va u vujudga keltiradigan magnit maydon o‘rtasida mikdoriy munosabatni o‘rnatish uchun Maksvell siljish toki tushunchasin i kiritdi. Uning fikriga ko‘ra magnit maydon mavjud bo‘lar ekan, uni vujudga keltiradigan tok xam mavjud bo‘lmogi darkor. Shuni ta’kidlash lozimki,siljish toki elektr toki ega bo‘ladigan fakat bittagina xususiyatga, ya’ni magnit maydon xosil kila olish xususiyatigagina egadir. U elektr toki ega bo‘lgan boshka birorta xam xususiyatga ega emas.