Mavzu: Model elektromagnit. Kirish si biriklari va universal konstantalar Elektromagnit to'lqinlar

Mavzu: Model elektromagnit. Kirish SI biriklari va universal konstantalar


Elektromagnit to'lqinlar.
Endi biz to'g'ridan-to'g'ri elektromagnit to'lqinlarni ko'rib chiqishga murojaat qilamiz.Tabiatning asosiy qonunlari, ular asosida olingan dalillarga qaraganda ko'proq narsani berishi mumkin. Shulardan biri Maksvell tomonidan kashf etilgan elektromagnetizm qonunlari.Maksvell qonunlaridan kelib chiqadigan son-sanoqsiz, juda qiziqarli va muhim oqibatlar orasida elektromagnit maydon, biri alohida e'tiborga loyiqdir. Bu elektromagnit shovqin oxirgi tezlikda tarqaladi degan xulosadir.Qisqa masofali harakatlanish nazariyasiga ko'ra, zaryad uning yonidagi elektr maydonini o'zgartiradi. Ushbu o'zgaruvchan elektr maydoni qo'shni kosmosda o'zgaruvchan magnit maydon hosil qiladi. O'z navbatida o'zgaruvchan magnit maydon o'zgaruvchan elektr maydonini va boshqalarni hosil qiladi.Shunday qilib, zaryadning harakati elektromagnit maydonda "qo'zg'alish" ga olib keladi va tarqaladi, u atrofdagi kosmosning barcha katta maydonlarini qamrab oladi.Maksvell bu jarayonning tarqalish tezligi vakuumdagi yorug'lik tezligiga teng ekanligini matematik isbotladi.Tasavvur qiling, elektr zaryadi shunchaki bir nuqtadan boshqasiga o'tkazilmaydi, balki tekis chiziq bo'ylab tez tebranishga tushadi. Keyin zaryadga yaqin bo'lgan elektr maydoni vaqti-vaqti bilan o'zgarishni boshlaydi. Ushbu o'zgarishlarning davri, shubhasiz, zaryadlarning tebranishlar davriga teng bo'ladi. O'zgaruvchan elektr maydoni vaqti-vaqti bilan o'zgarib turadigan magnit maydonni vujudga keltiradi, ikkinchisi esa o'z navbatida zaryaddan ancha katta masofada joylashgan o'zgaruvchan elektr maydonining paydo bo'lishiga sabab bo'ladiKosmosdagi har bir nuqtada elektr va magnit maydonlar vaqti-vaqti bilan o'zgarib turadi. Zaryad qancha uzoq bo'lsa, uning maydon dalgalanmalariga keyinchalik erishiladi. Shuning uchun yoqing turli masofalar zaryad natijasida turli tebranishlar sodir bo'ladi.
Elektromagnit to'lqinlarning xususiyatlari:
Zamonaviy radiotexnika qurilmalari juda vizual eksperimentlarga elektromagnit to'lqinlarning xususiyatlarini kuzatish imkonini beradi. Bunday holda, santimetr to'lqin uzunliklaridan foydalanish yaxshidir. Ushbu to'lqinlar maxsus mikroto'lqinli generator tomonidan chiqariladi. Jeneratörün salınımları ovoz chastotasi bilan modullanadi. Aniqlanganidan keyin olingan signal karnayga beriladi.
Vakuumning tarqalish tezligi chastotaga bog'liq emas;
Dielektrik tomonidan to'lqinlarning qisman so'rilishi;
To'lqinlarning metallardan deyarli to'liq aks etishi;
Dielektriklar chegarasida to'lqinlarning sinishi;
Shovqin, to'lqin tarqalishi.
Elektromagnit to'lqinning energiya xususiyatlari
Elektromagnit to'lqinlarning energiya xususiyatlari ularning ma'nosi bilan mexanik to'lqinlarning energiya xususiyatlariga to'g'ri keladi. To'lqin tarqaladigan muhit elektr va magnit maydonlarining energiyalaridan iborat bo'lgan elektromagnit energiyaga ega. Elektromagnit maydonning volumetrik energiya zichligi () - bu muhitning birlik hajmiga elektr va magnit maydonlarining jami energiyasi:
Elektromagnit to'lqinda elektr va magnit maydonlarning energiya zichligi bir xil Fotonlar va kvant nazariyasi. 19-asr va 20-asrning oxirida, elektromagnit nurlanishning yaxlit nazariyasi nihoyat qurilganga o'xshaydi, tabiat yana bir hayratga tushdi: Maksvell nazariyasida tasvirlangan to'lqin xususiyatlaridan tashqari, nurlanish zarrachalarning xususiyatlarini ham namoyish etadi, qanchalik uzun bo'lsa, shuncha kuchli bo'ladi. to'lqinlar. Ushbu xususiyatlar, ayniqsa, 1887 yilda G.Xerts tomonidan kashf etilgan fotoelektrik effekt (yorug'lik ta'siri ostida metall sirtidan elektronlarni urish) fenomenida yaqqol namoyon bo'ladi.
Tabiatdagi elektromagnit ta'sirning qanday ishlashini tushunish yadro kuchlarini o'lchashga, o'rganish va ta'riflashga yordam berdi. Biroq keyinchalik olimlar yadro kuchlari ikkinchi darajali ekanligi va ko'p jihatdan Van der Waals kuchlariga o'xshash degan xulosaga kelishdi. Aslida, kvarklar faqat bir-biri bilan aloqa o'rnatgan kuchlar aslida juda muhimdir. Keyinchalik, ikkinchi darajali ta'sir elektromagnit maydonlarni yadrodagi neytronlar va protonlar o'rtasidagi o'zaro ta'sirdir. Gluon almashinadigan kvarklarning o'zaro ta'siri shubhasiz. Shunday qilib, tabiatda uchinchi haqiqiy fundamental kuch paydo bo'ldi.
Elementar zarralar parchalanib, og'irroq - engilroq bo'ladi va ularning parchalanishi elektromagnit ta'sirning yangi kuchini tasvirlaydi, bu zaif shovqin kuchi. Nima uchun zaif? Ha, chunki tabiatdagi elektromagnit shovqin juda kuchli. Shunga qaramay, zaif shovqin nazariyasi bu qadar uyg'unlik bilan dunyoni tasviriga kirib, boshlang'ich zarrachalarning parchalanishini mukammal tarzda tasvirlab, energiya ko'tarilsa, xuddi shu postulatlarni aks ettirmadi. Shunday qilib, eski nazariya boshqasiga qayta ishlangan - zaif o'zaro ta'sirlashuv nazariyasi, bu safar universal bo'lib chiqdi. Garchi zarralarning elektromagnit ta'sirini tavsiflovchi boshqa nazariyalar kabi bir xil printsiplarga asoslangan bo'lsa-da. Bugungi kunda to'rtta o'rganilgan va tasdiqlangan fundamental o'zaro ta'sirlar bor, va beshinchisi - yo'lda, u oldindan muhokama qilinadi. Barcha to'rtta tortishish qudratli, kuchsiz, zaif, elektromagnit - bitta printsipga asoslangan: zarrachalar o'rtasida paydo bo'ladigan kuch taşıyıcı tomonidan amalga oshirilgan bir xil almashinuv natijasida yoki boshqa yo'l bilan - shovqin vositasi.
Bu qanday yordamchidir? Bu foton - ommaviy bo'lmagan zarralar, biroq elektromagnit to'lqinlar kvanti yoki yorug'lik miqdori bilan almashinish natijasida elektromagnit ta'sirni muvaffaqiyatli tashkil qilish. Elektromagnit ta'sirlar ma'lum bir kuch bilan bog'laydigan zararli zarrachalar sohasidagi fotonlar yordamida amalga oshiriladi va bu Coulomb qonuni bilan bog'liq. Yana bir masssiz zarracha - glyon mavjud, u sakkiz turdagi mavjud bo'lib, u kvarklarni bog'lashga yordam beradi. Ushbu elektromagnit ta'sirlar ayblovlar orasidagi tortishishdir va u kuchli deb ataladi. Va zaif o'zaro ta'sirlar vositachilarsiz, massa bilan zarralar bo'lib, ular ham og'ir, ya'ni og'ir. Ular oraliq vektor bosonlari. Ularning massasi va vazni o'zaro ta'sirning zaifligini tushuntiradi. Gravitatsiya kuchi tortish maydonining kvantini almashinuvini hosil qiladi. Ushbu elektromagnit ta'sirlar zarrachalarning jalb etilishi, etarli darajada o'rganilmaganligi, gravitonning hanuzgacha eksperimental tarzda aniqlanmaganligi va kvant tortish kuchi bizni to'liq algılamamasıdır, shuning uchun uni hali tasvirlay olmaymiz.
Biz to'rt turdagi fundamental o'zaro ta'sirlarni ko'rib chiqdik: kuchli, zaif, elektromagnit, tortishish. O'zaro ta'sir o'tkazish zarralar almashinuvi aktidir va simmetriya kontseptsiyasisiz hech qanday usul yo'q, chunki u bilan bog'liq bo'lmagan shovqin yo'q. Zarrachalar sonini va massasini aniqlaydi. To'liq simmetriya bilan massa har doim nol bo'ladi. Shunday qilib, foton va gluon uchun massa yo'q, u graviton uchun ham - nolga teng. Agar simmetriya buzilgan bo'lsa, nol massasi to'xtaydi. Shunday qilib, qidiruv vektor bisonlari massaga ega, chunki simmetriya buziladi. Ushbu to'rt asosiy o'zaro ta'sirlar biz ko'rgan va his qilayotgan narsalarni tushuntiradi. Qolgan kuchlar ularning elektromagnit shovqinlari ikkilamchi ekanligini ko'rsatadi. Biroq, 2012 yilda ilm-fan yutug'i bo'ldi va darhol mashhur bo'lgan boshqa zarralar topildi. Ilm-fan dunyosidagi inqilob, xuddi shuningdek, leptonlar va kvarklar o'rtasidagi o'zaro ta'sirlarni birlashtiruvchi xizmat sifatida xizmat qiluvchi Higgs bosonining kashf qilinishi bilan tashkil etilgan.
Shuning uchun fiziklar hozirgi kunda Higgs bosonidan vositachilik qilgan beshinchi kuch paydo bo'lishgan deb aytishadi. Bu erda simmetriya ham buziladi: Higgs bosonining massasi bor. Shunday qilib, o'zaro ta'sirlarning soni (zamonaviy zarrachalar fizikasidagi bu so'z "kuch" so'ziga almashtirilib) beshga etgan. Ehtimol, biz yangi kashfiyotlarni kutmoqdamiz, chunki biz bundan tashqari o'zaro aloqalar mavjudligini aniq bilmaymiz. Bugungi kunda biz ko'rib chiqayotgan model hozirgi paytda dunyoda kuzatilgan barcha hodisalarni mukammal tarzda tushuntirib berayotgan ko'rinadi, deyarli to'liq emas. Va bir muncha vaqt o'tgach yangi o'zaro ta'sirlar yoki yangi kuchlar paydo bo'lishi mumkin. Agar biz bugungi kunda ma'lum bo'lgan kuchli, zaif, elektromagnit va gravitatsiyaviy fundamental o'zaro bog'liqlik borligini asta-sekin o'rgangan bo'lsak, bunday ehtimol mavjud. Axir, agar ilm-fan dunyosida allaqachon so'z yuritilayotgan supersimmetrik zarralar mavjud bo'lsa, demak, bu yangi simmetriya mavjudligini anglatadi va simetriya har doim yangi zarrachalarning ko'rinishi, ular o'rtasida vositachilik qiladi. Shunday qilib, oldindan noma'lum fundamental kuch haqida eshitamiz, chunki elektromagnit, kuchsiz shovqin borligini bilib olishdan hayratga tushgandir. Bizning tabiatimiz haqidagi bilimimiz juda kam.