Электрмагниттік толқындардың сәуле шығару шарттары және оларды қабылдау

Ереже: Электромагниттік толқын кеңістікте байланысқан электр және магнит өрістерінің өзгерісін жеткізеді. Механикалық толқыннан айырмашылығы, оның таралуы материал бөлшектерінің серпімді байланысын міндетті талап етпейді.

Қолдану: Берілген вакуумда радиоантенна шығаратын өріс толқыны тарала алады, өйткені оның механизмі ауадағы сығылу–сиреу емес. Қабылдағышқа энергия өріспен жеткізіліп, сол жердегі зарядтар қозғалысқа келеді. Берілген жағдайдан барлық толқын вакуумда өтеді деген қорытынды шықпайды: дыбыс үшін орта қажет. Антенна электрондары бүкіл аралықты ұшып өтті деген қосымша материал тасымалын да енгізбейміз.

Қате нұсқалар: A) Механикалық дыбыс үшін материалдық байланыс қажет. Радиотолқынның осы қасиетін барлық толқынға көшірмейміз.

B) Антеннадағы зарядтар жергілікті қозғалады. Сигналды жеткізетін толқын бүкіл сол зарядтардың қабылдағышқа физикалық көшуі емес.

C) Еркін электромагниттік толқында екі өріс компоненті де байланысқан. Вакуум магнит компонентін жоятын орта емес.

E) Вакуумда ауа молекулалары жоқ. Электромагниттік таралуды материал бөлшектерінің механикалық көшіп жүруімен түсіндіруге болмайды. Ишара: Радиосигналдың тербелетін шамасы орта бөлшегі ме, әлде өріс пе?

Ереже: Вакуумдағы бір бағытты жазық электромагниттік толқында электр және магнит өрістері бір-біріне әрі таралу бағытына перпендикуляр. Бұл көлденеңдік сол нақты толқын моделінің қасиеті болып табылады.

Қолдану: Таралу +x, E y, B z бойымен. x,y,z осьтерін салыстырсақ, кез келген жұптың бұрышы 90°. Сондықтан дұрыс геометрия үшеуінің өзара перпендикуляр болуы. Мұны антеннаға өте жақын күрделі өрістің барлық компонентіне дерексіз көшірмейміз: шарт еркін жазық толқынды нақтылайды. Электр мен магнит өрісі екі бөлек материал нүктесінің механикалық тербелісі емес, бір толқынның компоненттері.

Қате нұсқалар: A) Үш координаталық ось әртүрлі және өзара перпендикуляр. Берілген жазық толқын көлденең сипатта, бір түзудегі үш бағыт емес.

B) Вакуумдағы берілген жазық толқында E және B өзара да перпендикуляр. y және z осьтері параллель емес.

C) Шарт E-ні y, таралуды x бағытымен береді. Олар перпендикуляр; бойлық электр компонентін осы модельге енгізбейміз.

E) B z бағытымен, таралу x бойымен берілген. Бұл екі ось те перпендикуляр болады. Ишара: x,y,z координаталық осьтерінің өзара бұрыштарын қара.

Ереже: Вакуумдағы бір бағытты гармоникалық жазық толқынның өзара дұрыс бағытталған E және B компоненттері бірдей фазаға ие. Фазалық байланыс амплитудалардың сан жағынан теңдігін білдірмейді, олардың бірліктері де өзгеше.

Қолдану: Екі функцияның аргументі kx−ωt бірдей және E₀,B₀ оң. Косинус бір болғанда екі компонент бірге оң максимумға, нөл болғанда екеуі бірге нөлге келеді. E₀ мен B₀ бөлек масштабтарды береді, сондықтан график биіктіктерін тікелей бір санмен салыстырмаймыз. Жауап берілген жазық толқынға қатысты; кез келген жақын аймақ өрісіндегі фаза туралы жалпы тұжырым емес.

Қате нұсқалар: A) Екі өрістің уақыт-координата аргументі ортақ. Берілген орныққан гармоникалық модель ретсіз салыстырмалы өзгерісті қамтымайды.

C) Мұндай жағдай ширек цикл айырмасына тән. Бірдей косинустық фазада екі компоненттің нөлдері мен максимумдары қатар болады.

D) Бұл бір косинустың орнына синус енгізуді талап етеді. Шарт екі компонентке бірдей косинустық аргумент береді.

E) Бұл бір компоненттің косинусын минус таңбамен ауыстыру. Берілген екі теңдеуде фаза да, оң амплитуда таңбасы да бірдей. Ишара: Екі теңдеудің уақыттық және кеңістіктік фазаларын салыстыр.

Ереже: Классикалық еркін нүктелік зарядтың радиациялық үлесі оның үдеуіне байланысты. Статикалық немесе бірқалыпты түзу қозғалыстың өрісін алыста энергия алып кететін радиациямен бірдей деп қабылдауға болмайды.

Қолдану: Шарт вакуумды және сыртқы шекаралардың жоқтығын нақтылайды. Үдемелі режимде радиациялық толқын шығуы мүмкін, ал бірқалыпты түзу қозғалыстың өзінен мұндай радиация шықпайды. Бұл зарядтың өрісі жоқ деген сөз емес: ол статикалық не қозғалыспен байланысқан өріске ие болады. Антеннадағы периодтық үдемелі заряд қозғалысы радиосәуле көзін түсіндіреді, бірақ сәуле мөлшері қосымша параметрлерге тәуелді.

Қате нұсқалар: A) Берілген классикалық механизм мұндай шартты талап етпейді. Қалыпты субжарық үдемелі зарядтар да электромагниттік сәуле шығара алады.

B) Тыныш заряд статикалық электр өрісін береді. Периодтық радиацияға қажетті уақыттық үдеу берілмеген.

D) Қозғалыстың өзі жеткіліксіз: үдеу мен радиациялық өрістің байланысы маңызды. Тұрақты түзу қозғалысты үдемелі режиммен теңестірмейміз.

E) Заряд өрісі бар және классикалық модельде үдеу радиациялық үлес тудыруы мүмкін. Үдеудің болуы өрісті жоятын шарт емес. Ишара: Заряд қозғалысының үдеуі бар ма екенін тексер.

Ереже: Сәуле шығару жиілікке қоса заряд-ток қозғалысының геометриясы мен өрістің кеңістікке байланысына тәуелді. Шағын жабық контур өрісін жинақтай алады, ал антенналық ашық құрылым сыртқы радиациялық байланысқа ыңғайлырақ болады.

Қолдану: Берілген жабық LC-де жоғары f бар, бірақ бұл оның кез келген ашық дипольмен бірдей қуат шығаратынын білдірмейді. Өрістің қай жерде жинақталатыны және зарядтың қалай тербелетіні маңызды. «Жабық контур мүлде ешқашан сәуле шығармайды» деген абсолют ереже де қолданылмайды: нақты құрылымда әлсіз радиация болуы мүмкін. Дұрыс қорытынды жиіліктің жалғыз жеткіліксіздігін және геометриялық әсерді бірге сақтайды.

Қате нұсқалар: A) Энергия конденсатор мен шарғы арасында алмасады және шығын не сәуле арқылы берілуі мүмкін. Энергия жоқтан пайда болмайды.

B) Конденсаторда электр өрісі энергиясы болады. Мәселе өрістің жоқтығында емес, оның кеңістіктік құрылымы мен радиациялық байланысында.

C) Жиілік бірдей болса да құрылым, ток, заряд амплитудасы және бағыт әртүрлі болуы мүмкін. Сәуле қуаты бір ғана f-пен анықталмайды.

E) Антеннаның сәуле шығару механизмі өзгермелі ток және үдемелі заряд қозғалысымен байланысты. Геометрия энергия көзінің орнын баспайды. Ишара: Жиілікпен қатар өрістің қай кеңістікте орналасатынын қара.