Bagaimana Hertz membuktikan adanya gelombang elektromagnetik. Gelombang elektromagnetik

Menurut teori Maxwell, osilasi elektromagnetik yang timbul pada rangkaian osilasi dapat merambat di ruang angkasa. Dalam karyanya, ia menunjukkan bahwa gelombang ini merambat dengan kecepatan cahaya 300.000 km/s. Namun banyak ilmuwan yang mencoba membantah karya Maxwell, salah satunya adalah Heinrich Hertz. Dia skeptis terhadap karya Maxwell dan mencoba melakukan eksperimen untuk menyangkal perambatan medan elektromagnetik.

Medan elektromagnetik yang merambat di ruang angkasa disebut gelombang elektromagnetik.

Dalam medan elektromagnetik, induksi dan intensitas magnet Medan listrik letaknya saling tegak lurus, dan dari teori Maxwell diperoleh bahwa bidang letak induksi dan tegangan magnet membentuk sudut 90 0 terhadap arah rambat gelombang elektromagnetik (Gbr. 1).

Beras. 1. Bidang letak induksi dan intensitas magnet ()

Heinrich Hertz mencoba menantang kesimpulan ini. Dalam eksperimennya, ia mencoba membuat alat untuk mempelajari gelombang elektromagnetik. Untuk mendapatkan pemancar gelombang elektromagnetik, Heinrich Hertz membuat apa yang disebut vibrator Hertz, sekarang kita menyebutnya antena pemancar (Gbr. 2).

Beras. 2. Penggetar Hertz()

Mari kita lihat bagaimana Heinrich Hertz mendapatkan radiator atau antena pemancarnya.

Beras. 3. Rangkaian osilasi Hertz tertutup ()

Memiliki rangkaian osilasi tertutup (Gbr. 3), Hertz mulai menggerakkan pelat-pelat kapasitor ke arah yang berbeda dan, pada akhirnya, pelat-pelat tersebut terletak pada sudut 180 0, dan ternyata jika terjadi osilasi dalam hal ini rangkaian osilasi, kemudian mereka menyelimuti rangkaian osilasi terbuka ini di semua sisi. Akibat hal ini, terjadi perubahan Medan listrik menciptakan magnet bolak-balik, dan magnet bolak-balik menghasilkan listrik, dan seterusnya. Proses ini kemudian disebut gelombang elektromagnetik (Gbr. 4).

Beras. 4. Emisi gelombang elektromagnetik ()

Jika sumber tegangan dihubungkan ke rangkaian osilasi terbuka, maka percikan api akan melompat antara minus dan plus, yang justru merupakan muatan percepatan. Di sekitar muatan ini, yang bergerak dengan percepatan, terbentuk medan magnet bolak-balik, yang menciptakan medan listrik pusaran bolak-balik, yang pada gilirannya menciptakan medan magnet bolak-balik, dan seterusnya. Dengan demikian, menurut asumsi Heinrich Hertz, gelombang elektromagnetik akan dipancarkan. Tujuan percobaan Hertz adalah untuk mengamati interaksi dan perambatan gelombang elektromagnetik.

Untuk menerima gelombang elektromagnetik, Hertz harus membuat resonator (Gbr. 5).

Beras. 5. Resonator Hertz ()

Ini adalah rangkaian osilasi, yang merupakan konduktor tertutup yang dipotong yang dilengkapi dengan dua bola, dan bola-bola ini terletak relatif terhadapnya

satu sama lain dalam jarak yang dekat. Percikan api melompat di antara dua bola resonator hampir pada saat yang sama ketika percikan api melompat ke emitor (Gbr. 6).

Gambar 6. Emisi dan penerimaan gelombang elektromagnetik ()

Gelombang elektromagnetik dipancarkan dan, oleh karena itu, gelombang ini diterima oleh resonator yang digunakan sebagai penerima.

Dari pengalaman ini dapat disimpulkan bahwa gelombang elektromagnetik itu ada, merambat, mentransfer energi, dan dapat menghasilkan arus listrik lingkaran tertutup, yang terletak pada jarak yang cukup jauh dari pemancar gelombang elektromagnetik.

Dalam percobaan Hertz, jarak antara rangkaian osilasi terbuka dan resonator adalah sekitar tiga meter. Ini cukup untuk mengetahui bahwa gelombang elektromagnetik dapat merambat di ruang angkasa. Selanjutnya Hertz melakukan eksperimennya dan menemukan bagaimana gelombang elektromagnetik merambat, bahwa beberapa bahan dapat mengganggu rambatnya, misalnya bahan yang dapat menghantarkan arus listrik menghalangi gelombang elektromagnetik untuk melewatinya. Bahan yang tidak menghantarkan listrik memungkinkan gelombang elektromagnetik melewatinya.

Eksperimen Heinrich Hertz menunjukkan kemungkinan transmisi dan penerimaan gelombang elektromagnetik. Selanjutnya, banyak ilmuwan mulai bekerja ke arah ini. Keberhasilan terbesar dicapai oleh ilmuwan Rusia Alexander Popov, yang merupakan orang pertama di dunia yang mengirimkan informasi dari jarak jauh. Inilah yang sekarang kita sebut radio; diterjemahkan ke dalam bahasa Rusia, “radio” berarti “memancarkan.” Transmisi informasi nirkabel menggunakan gelombang elektromagnetik dilakukan pada tanggal 7 Mei 1895. Petersburg, perangkat Popov dipasang, yang menerima radiogram pertama, hanya terdiri dari dua kata: Heinrich Hertz.

Faktanya adalah bahwa pada saat ini telegraf (komunikasi kabel) dan telepon sudah ada, dan kode Morse juga ada, dengan bantuan karyawan Popov mengirimkan titik dan garis, yang ditulis dan diuraikan di papan di depan komisi. . Radio Popov, tentu saja, tidak seperti receiver modern yang kita gunakan (Gbr. 7).

Beras. 7. Penerima radio Popov ()

Popov melakukan studi pertamanya tentang penerimaan gelombang elektromagnetik bukan dengan pemancar gelombang elektromagnetik, tetapi dengan badai petir, menerima sinyal petir, dan dia menyebut penerimanya sebagai penanda petir (Gbr. 8).

Beras. 8. Detektor petir Popov ()

Kelebihan Popov termasuk kemungkinan membuat antena penerima; dialah yang menunjukkan perlunya membuat antena panjang khusus yang dapat menerima cukup banyak sejumlah besar energi dari gelombang elektromagnetik sehingga timbul arus listrik bolak-balik pada antena ini.

Mari kita pertimbangkan bagian mana yang terdiri dari receiver Popov. Bagian utama penerima adalah koherer (tabung kaca berisi serbuk logam (Gbr. 9)).

Keadaan pengarsipan besi ini sangat bagus hambatan listrik, dalam keadaan ini koherer arus listrik tidak membiarkannya lewat, tetapi segera setelah percikan kecil menembus koherer (untuk ini ada dua kontak yang dipisahkan), serbuk gergaji disinter dan resistensi koherer berkurang ratusan kali lipat.

Bagian selanjutnya dari penerima Popov adalah bel listrik (Gbr. 10).

Beras. 10. Bel listrik di penerima Popov ()

Itu adalah bel listrik yang mengumumkan penerimaan gelombang elektromagnetik. Selain bel listrik, penerima Popov juga memiliki sumber arus searah- baterai (Gbr. 7), yang memastikan pengoperasian seluruh penerima. Dan, tentu saja, antena penerima yang diangkat Popov balon(Gbr. 11).

Beras. 11. Antena penerima ()

Pengoperasian penerima adalah sebagai berikut: baterai menciptakan arus listrik di sirkuit di mana koherer dan bel dihubungkan. Bel listrik tidak dapat berbunyi, karena koherer memiliki hambatan listrik yang tinggi, arus tidak mengalir, dan hambatan yang diinginkan harus dipilih. Ketika gelombang elektromagnetik mengenai antena penerima, arus listrik diinduksi di dalamnya, arus listrik dari antena dan sumber listrik bersama-sama cukup besar - pada saat itu percikan api melonjak, serbuk gergaji koherer disinter, dan arus listrik melewatinya. perangkat. Bel mulai berbunyi (Gbr. 12).

Beras. 12. Prinsip pengoperasian penerima Popov ()

Selain bel, penerima Popov memiliki mekanisme pemukulan yang dirancang sedemikian rupa sehingga membunyikan bel dan koherer secara bersamaan, sehingga mengguncang koherer. Ketika gelombang elektromagnetik tiba, bel berbunyi, koherer bergetar – serbuk gergaji berhamburan, dan pada saat itu hambatan meningkat lagi, arus listrik berhenti mengalir melalui koherer. Bel berhenti berbunyi sampai janji temu berikutnya gelombang elektromagnetik. Beginilah cara kerja receiver Popov.

Popov menunjukkan hal berikut: penerima dapat bekerja dengan baik dalam jarak jauh, tetapi untuk ini perlu dibuat pemancar gelombang elektromagnetik yang sangat baik - ini adalah masalah pada saat itu.

Transmisi pertama menggunakan perangkat Popov terjadi pada jarak 25 meter, dan hanya dalam beberapa tahun jaraknya sudah lebih dari 50 kilometer. Saat ini, dengan bantuan gelombang radio, kita dapat mengirimkan informasi ke seluruh dunia.

Tidak hanya Popov yang bekerja di bidang ini, ilmuwan Italia Marconi berhasil memperkenalkan penemuannya ke dalam produksi hampir di seluruh dunia. Oleh karena itu, penerima radio pertama datang kepada kami dari luar negeri. Kita akan melihat prinsip-prinsip komunikasi radio modern dalam pelajaran berikut.

Bibliografi

Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fisika (tingkat dasar) - M.: Mnemosyne, 2012.
Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Fisika kelas 10. - M.: Mnemosyne, 2014.
Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fisika-9. - M.: Pendidikan, 1990.

Pekerjaan rumah

Kesimpulan Maxwell apa yang coba ditantang oleh Heinrich Hertz?
Berikan definisi gelombang elektromagnetik.
Sebutkan prinsip pengoperasian penerima Popov.

Portal Internet Mirit.ru().
Portal internet Ido.tsu.ru ().
Portal internet Reftrend.ru().

Medan elektromagnetik yang merambat di ruang angkasa disebut gelombang elektromagnetik.

Dalam medan elektromagnetik, induksi magnet dan kuat medan listrik saling tegak lurus, dan dari teori Maxwell disimpulkan bahwa bidang induksi dan kuat magnet membentuk sudut 90 0 terhadap arah rambat gelombang elektromagnetik (Gbr. 1) .

Beras. 1. Bidang letak induksi dan intensitas magnet ()

Beras. 2. Penggetar Hertz()

Mari kita lihat bagaimana Heinrich Hertz mendapatkan radiator atau antena pemancarnya.

Beras. 3. Rangkaian osilasi Hertz tertutup ()

Memiliki rangkaian osilasi tertutup (Gbr. 3), Hertz mulai menggerakkan pelat-pelat kapasitor ke arah yang berbeda dan, pada akhirnya, pelat-pelat tersebut terletak pada sudut 180 0, dan ternyata jika terjadi osilasi dalam hal ini rangkaian osilasi, kemudian mereka menyelimuti rangkaian osilasi terbuka ini di semua sisi. Akibatnya, perubahan medan listrik menimbulkan medan magnet bolak-balik, medan magnet bolak-balik menimbulkan medan listrik, dan seterusnya. Proses ini kemudian disebut gelombang elektromagnetik (Gbr. 4).

Beras. 4. Emisi gelombang elektromagnetik ()

Untuk menerima gelombang elektromagnetik, Hertz harus membuat resonator (Gbr. 5).

Beras. 5. Resonator Hertz ()

Ini adalah rangkaian osilasi, yang merupakan konduktor tertutup yang dipotong yang dilengkapi dengan dua bola, dan bola-bola ini terletak relatif terhadapnya

satu sama lain dalam jarak yang dekat. Percikan api melompat di antara dua bola resonator hampir pada saat yang sama ketika percikan api melompat ke emitor (Gbr. 6).

Gambar 6. Emisi dan penerimaan gelombang elektromagnetik ()

Gelombang elektromagnetik dipancarkan dan, oleh karena itu, gelombang ini diterima oleh resonator yang digunakan sebagai penerima.

Dari pengalaman ini dapat disimpulkan bahwa gelombang elektromagnetik itu ada, merambat, mentransfer energi, dan dapat menimbulkan arus listrik dalam suatu rangkaian tertutup, yang terletak pada jarak yang cukup jauh dari pemancar gelombang elektromagnetik.

Beras. 7. Penerima radio Popov ()

Beras. 8. Detektor petir Popov ()

Kelebihan Popov termasuk kemungkinan membuat antena penerima, dialah yang menunjukkan perlunya membuat antena panjang khusus yang dapat menerima energi dalam jumlah yang cukup besar dari gelombang elektromagnetik sehingga arus listrik bolak-balik dapat diinduksi pada antena ini.

Mari kita pertimbangkan bagian mana yang terdiri dari receiver Popov. Bagian utama penerima adalah koherer (tabung kaca berisi serbuk logam (Gbr. 9)).

Keadaan serbuk besi ini mempunyai hambatan listrik yang tinggi, dalam keadaan ini koherer tidak mengalirkan arus listrik, tetapi segera setelah percikan kecil melewati koherer (untuk ini ada dua kontak yang dipisahkan), serbuk gergaji disinter dan resistensi koherer berkurang ratusan kali lipat.

Bagian selanjutnya dari penerima Popov adalah bel listrik (Gbr. 10).

Beras. 10. Bel listrik di penerima Popov ()

Itu adalah bel listrik yang mengumumkan penerimaan gelombang elektromagnetik. Selain bel listrik, penerima Popov memiliki sumber arus searah - baterai (Gbr. 7), yang memastikan pengoperasian seluruh penerima. Dan, tentu saja, antena penerima, yang diangkat Popov dalam bentuk balon (Gbr. 11).

Beras. 11. Antena penerima ()

Beras. 12. Prinsip pengoperasian penerima Popov ()

Selain bel, penerima Popov memiliki mekanisme pemukulan yang dirancang sedemikian rupa sehingga membunyikan bel dan koherer secara bersamaan, sehingga mengguncang koherer. Ketika gelombang elektromagnetik tiba, bel berbunyi, koherer bergetar – serbuk gergaji berhamburan, dan pada saat itu hambatan meningkat lagi, arus listrik berhenti mengalir melalui koherer. Bel berhenti berbunyi sampai gelombang elektromagnetik diterima berikutnya. Beginilah cara kerja receiver Popov.

Bibliografi

Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fisika (tingkat dasar) - M.: Mnemosyne, 2012.
Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Fisika kelas 10. - M.: Mnemosyne, 2014.
Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fisika-9. - M.: Pendidikan, 1990.

Pekerjaan rumah

Kesimpulan Maxwell apa yang coba ditantang oleh Heinrich Hertz?
Berikan definisi gelombang elektromagnetik.
Sebutkan prinsip pengoperasian penerima Popov.

Portal Internet Mirit.ru().
Portal internet Ido.tsu.ru ().
Portal internet Reftrend.ru().

Eksperimen Hertz

Teori kelistrikan dan fenomena magnetik, yang diciptakan oleh karya-karya ahli matematika terbaik pada paruh pertama abad ini dan hingga saat ini diterima oleh hampir semua ilmuwan, pada dasarnya mengasumsikan adanya cairan listrik dan magnet khusus tanpa bobot yang memiliki sifat bertindak dari jarak jauh. Prinsip doktrin gravitasi universal Newton - "actio in distans" - tetap menjadi pedoman dalam doktrin listrik dan magnet. Namun sudah di tahun 30-an, Faraday yang brilian meninggalkan pertanyaan tentang esensi listrik dan magnet, mengungkapkan pemikiran yang sangat berbeda mengenai tindakan eksternal mereka. Tarik-menarik dan tolak-menolak benda-benda yang dialiri listrik, elektrifikasi melalui pengaruh, interaksi magnet dan arus, dan terakhir, fenomena induksi Faraday tidak mewakili manifestasi secara langsung pada jarak dari sifat-sifat yang melekat pada cairan listrik dan magnet, tetapi hanya konsekuensi dari perubahan khusus pada keadaan medium di mana terdapat muatan listrik, magnet, atau penghantar berarus yang saling mempengaruhi secara langsung. Karena semua tindakan tersebut sama-sama diamati dalam kekosongan, serta dalam ruang yang diisi udara atau materi lain, maka perubahan yang dihasilkan oleh proses elektrifikasi dan magnetisasi mengudara, Faraday melihat alasan dari fenomena ini. Jadi, seperti halnya melalui munculnya getaran khusus eter dan transmisi getaran ini dari partikel ke partikel, sumber cahaya menerangi objek apa pun yang jauh darinya, dan dalam pada kasus ini Hanya melalui gangguan khusus dalam medium eter yang sama dan transmisi gangguan ini dari lapisan ke lapisan barulah semua aksi listrik, magnet, dan elektromagnetik menyebar di ruang angkasa. Ide serupa menjadi prinsip panduan dalam semua penelitian Faraday; dia adalah yang paling penting dan membawanya ke semua penemuannya yang terkenal. Namun tidak mudah dan cepat ajaran Faraday menjadi lebih kuat dalam sains. Selama berpuluh-puluh tahun, di mana fenomena-fenomena yang ditemukannya berhasil dipelajari secara mendalam dan mendetail, gagasan-gagasan dasar Faraday diabaikan atau langsung dianggap tidak meyakinkan dan tidak terbukti. Baru pada paruh kedua tahun enam puluhan, pengikut Faraday yang berbakat, Clerk Maxwell, yang meninggal begitu dini, muncul, yang menafsirkan dan mengembangkan teori Faraday, memberinya karakter matematis yang ketat. Maxwell membuktikan perlunya adanya kecepatan terbatas di mana perpindahan efek arus listrik atau magnet terjadi melalui media perantara. Kecepatan ini, menurut Maxwell, harus sama dengan kecepatan rambat cahaya dalam medium yang ditinjau. Media yang berperan dalam transmisi aksi listrik dan magnet tidak lain adalah eter yang sama, yang diperbolehkan dalam teori cahaya dan panas radiasi. Proses perambatan aksi listrik dan magnet di ruang angkasa harus sama kualitasnya dengan proses perambatan sinar cahaya. Semua undang-undang yang berkaitan dengan sinar cahaya berlaku sepenuhnya sinar listrik. Menurut Maxwell, fenomena cahaya sendiri merupakan fenomena kelistrikan. Sinar cahaya adalah rangkaian gangguan listrik, arus listrik yang sangat kecil, yang berturut-turut tereksitasi dalam eter medium. Apa saja perubahan lingkungan akibat pengaruh elektrifikasi suatu benda, magnetisasi besi, atau pembentukan arus pada suatu kumparan masih belum diketahui. Teori Maxwell belum memungkinkan untuk membayangkan dengan jelas sifat deformasi yang diasumsikannya. Yang pasti adalah itu perubahan apa pun deformasi medium yang dihasilkan di dalamnya di bawah pengaruh elektrifikasi benda disertai dengan munculnya fenomena magnetis di lingkungan tersebut dan, sebaliknya, perubahan apa pun dalam lingkungan deformasi yang diakibatkannya di bawah pengaruh beberapa proses magnetis, disertai dengan eksitasi aksi listrik. Jika pada titik mana pun dalam medium, yang berubah bentuk karena elektrifikasi suatu benda, gaya listrik diamati dalam arah yang diketahui, yaitu, ke arah ini bola listrik yang sangat kecil yang ditempatkan di tempat tertentu akan mulai bergerak, maka dengan peningkatan berapa pun atau penurunan deformasi medium, seiring dengan peningkatan atau penurunan gaya listrik pada suatu titik tertentu, gaya magnet akan muncul di dalamnya dalam arah tegak lurus gaya listrik - kutub magnet yang ditempatkan di sini akan menerima dorongan masuk arah tegak lurus terhadap gaya listrik. Inilah konsekuensi yang mengikuti teori kelistrikan Maxwell. Meskipun terdapat minat yang sangat besar terhadap doktrin Faraday-Maxwell, doktrin ini ditanggapi dengan keraguan oleh banyak orang. Generalisasi yang terlalu berani muncul dari teori ini! Eksperimen G. (Heinrich Hertz) yang dilakukan pada tahun 1888 akhirnya menegaskan kebenaran teori Maxwell. G. berhasil, bisa dikatakan, untuk mengimplementasikan rumus matematika Maxwell, sebenarnya dimungkinkan untuk membuktikan kemungkinan adanya sinar listrik, atau, lebih tepatnya, sinar elektromagnetik. Seperti telah disebutkan, menurut teori Maxwell, perambatan berkas cahaya pada dasarnya adalah perambatan gangguan listrik yang terbentuk secara berurutan di eter, yang dengan cepat mengubah arahnya. Arah di mana gangguan tersebut, seperti deformasi, tereksitasi, menurut Maxwell, adalah tegak lurus terhadap berkas cahaya itu sendiri. Oleh karena itu jelaslah bahwa eksitasi langsung dalam suatu benda dengan arus listrik yang berubah arah dengan sangat cepat, yaitu. eksitasi dalam suatu penghantar arus listrik dengan arah bolak-balik dan durasi yang sangat singkat akan menyebabkan gangguan listrik yang sesuai pada eter di sekitar penghantar ini, dengan cepat berubah arahnya, yaitu hal itu harus menyebabkan fenomena tersebut secara kualitatif sepenuhnya mirip dengan itu, betapa seberkas cahaya itu. Namun telah lama diketahui bahwa ketika benda yang dialiri listrik atau tabung Leyden dilepaskan, seluruh rangkaian arus listrik terbentuk di dalam konduktor tempat terjadinya pelepasan, secara bergantian dalam satu arah atau lainnya. Suatu benda yang mengeluarkan listrik tidak serta merta kehilangan listriknya, sebaliknya pada saat pengosongan ia diisi ulang beberapa kali dengan satu atau beberapa listrik sesuai dengan tandanya. Muatan berturut-turut yang muncul pada benda hanya berkurang sedikit demi sedikit besarnya. Kategori seperti ini disebut berosilasi. Durasi keberadaan dua aliran listrik yang berurutan dalam suatu penghantar selama pelepasan tersebut, yaitu durasi getaran listrik, atau sebaliknya, selang waktu antara dua momen pada saat benda yang melepaskan muatan menerima muatan terbesar yang muncul berturut-turut pada benda tersebut, dapat dihitung dari bentuk dan ukuran benda yang mengeluarkan muatan serta konduktor yang melaluinya pelepasan tersebut terjadi. Menurut teori, ini adalah durasi osilasi listrik (T) dinyatakan dengan rumus:

T = 2π√(LC).

Selanjutnya, sebagai pengganti bola, G. menggunakan lembaran logam persegi (setiap sisinya 40 cm), yang ia tempatkan dalam satu bidang. Pengisian bola atau lembaran tersebut dilakukan dengan menggunakan kumparan Ruhmkorff yang berfungsi. Bola atau lembaran tersebut diisi berkali-kali per detik dari kumparan dan kemudian dilepaskan melalui batang tembaga yang terletak di antara keduanya hingga terbentuk percikan listrik di antara dua bola B Dan B". Durasi osilasi listrik yang tereksitasi pada batang tembaga melebihi seperseribu detik. Dalam eksperimen selanjutnya, dengan menggunakan, alih-alih lembaran dengan separuh batang tembaga terpasang padanya, silinder pendek tebal dengan ujung bulat, di antaranya percikan api melompat, G. menerima getaran listrik, yang durasinya hanya sekitar seperseribu juta. sedetik. Sepasang bola, lembaran atau silinder, misalnya penggetar, sebagaimana G. menyebutnya, dari sudut pandang teori Maxwellian, itu adalah pusat yang menyebarkan sinar elektromagnetik di ruang angkasa, yaitu, ia menggairahkan gelombang elektromagnetik di eter, sama seperti sumber cahaya apa pun yang menggairahkan gelombang cahaya di sekelilingnya. Namun sinar elektromagnetik atau gelombang elektromagnetik tersebut tidak mampu memberikan efek pada mata manusia. Hanya jika durasi setiap kereta listrik. osilasinya hanya akan mencapai seper 392 miliar detik, mata pengamat akan terkesan dengan osilasi ini dan pengamat akan melihat pancaran elektromagnetik. Tetapi untuk mencapai kecepatan osilasi listrik seperti itu, hal itu perlu dilakukan penggetar, dalam ukuran yang sesuai dengan partikel fisik. Jadi, untuk mendeteksi sinar elektromagnetik yang Anda butuhkan sarana khusus, kita memerlukan, dalam ungkapan yang tepat dari V. Thomson (sekarang Lord Kelvin), “mata listrik” khusus. “Mata listrik” seperti itu disusun oleh G dengan cara yang paling sederhana. Mari kita bayangkan bahwa pada jarak tertentu dari vibrator terdapat konduktor lain. Gangguan pada eter yang dieksitasi oleh vibrator seharusnya mempengaruhi keadaan konduktor ini. Konduktor ini akan terkena serangkaian impuls yang berurutan, cenderung membangkitkan di dalamnya sesuatu yang mirip dengan apa yang menyebabkan gangguan tersebut di eter, yaitu cenderung membentuk arus listrik di dalamnya, berubah arah sesuai dengan kecepatan osilasi listrik di dalam. vibrator itu sendiri. Namun impuls-impuls, yang bergantian secara berturut-turut, hanya mampu berkontribusi satu sama lain jika impuls-impuls tersebut benar-benar berirama dengan apa yang sebenarnya ditimbulkannya. gerakan listrik dalam konduktor seperti itu. Lagi pula, hanya senar yang disetel secara serempak yang dapat bergetar secara nyata dari suara yang dipancarkan oleh senar lain, dan dengan demikian mampu menjadi sumber suara yang independen. Jadi, konduktor harus beresonansi secara elektrik dengan vibrator. Sebagaimana seutas tali dengan panjang dan tegangan tertentu mampu melakukan osilasi yang diketahui kecepatannya ketika dipukul, demikian pula pada setiap konduktor, impuls listrik hanya dapat menghasilkan osilasi listrik dengan periode tertentu. Membungkuk ke ukuran yang sesuai kawat tembaga berbentuk lingkaran atau persegi panjang, hanya menyisakan celah kecil di antara ujung-ujung kawat dengan bola-bola kecil yang dicuri (Gbr. 2), yang mana, dengan menggunakan sekrup, dapat mendekat atau menjauh dari yang lain. , G. dan menerima, begitu dia memanggil, resonator ke vibratornya (dalam sebagian besar eksperimennya, ketika bola atau lembaran tersebut di atas berfungsi sebagai vibrator, G. menggunakan kawat tembaga berdiameter 0,2 cm, ditekuk berbentuk lingkaran dengan diameter 35 cm, sebagai resonator ).

Untuk vibrator yang terbuat dari silinder pendek dan tebal, resonatornya berupa kawat berbentuk lingkaran, tebal 0,1 cm dan diameter 7,5 cm.Untuk vibrator yang sama, dalam percobaan selanjutnya, G. membuat resonator dengan bentuk yang sedikit berbeda. Dua kawat lurus berdiameter 0,5 cm. dan panjang 50 cm, letaknya bertumpuk dengan jarak antar ujungnya 5 cm; dari kedua ujung kawat ini saling berhadapan, ditarik dua buah kawat sejajar lainnya yang berdiameter 0,1 cm tegak lurus arah kawat. dan panjang 15 cm, yang ditempelkan pada bola meteran percikan. Tidak peduli seberapa lemah impuls individu itu sendiri dari gangguan yang terjadi di eter di bawah pengaruh vibrator, mereka, bagaimanapun, saling mendorong dalam tindakan, mampu membangkitkan arus listrik yang sudah terlihat di resonator, yang memanifestasikan dirinya dalam pembentukan a percikan api di antara bola-bola resonator. Bunga api ini berukuran sangat kecil (mencapai 0,001 cm), tetapi cukup memadai untuk menjadi kriteria eksitasi osilasi listrik pada resonator dan, berdasarkan ukurannya, berfungsi sebagai indikator derajat gangguan listrik baik pada resonator maupun. eter yang mengelilinginya.

Dengan mengamati percikan api yang muncul dalam resonator tersebut, Hertz memeriksa ruang di sekitar vibrator pada jarak dan arah yang berbeda. Mengesampingkan eksperimen G. dan hasil yang diperolehnya, mari kita beralih ke penelitian yang mengkonfirmasi keberadaan terakhir kecepatan rambat aksi listrik. Sebuah layar besar yang terbuat dari lembaran seng dipasang pada salah satu dinding ruangan tempat percobaan dilakukan. Layar ini terhubung ke tanah. Pada jarak 13 meter dari layar, ditempatkan sebuah vibrator yang terbuat dari pelat sehingga bidang pelatnya sejajar dengan bidang layar dan titik tengah antara bola-bola vibrator berlawanan dengan bagian tengah layar. Jika, selama pengoperasiannya, sebuah vibrator secara berkala membangkitkan gangguan listrik di sekitar eter dan jika gangguan ini merambat dalam medium tidak secara instan, tetapi dengan kecepatan tertentu, kemudian, setelah mencapai layar dan dipantulkan kembali dari medium tersebut, seperti suara dan cahaya. gangguan, gangguan ini, bersama dengan gangguan yang dikirim ke layar oleh vibrator, terbentuk di dalam eter, di ruang antara layar dan vibrator, suatu keadaan serupa dengan yang terjadi pada kondisi serupa akibat interferensi gelombang yang merambat berlawanan , yaitu di ruang ini gangguan akan mengambil karakternya "gelombang berdiri"(lihat Gelombang). Keadaan udara di tempat-tempat yang sesuai "simpul" Dan "antinoda" gelombang tersebut, tentu saja, harus berbeda secara signifikan. Menempatkan resonatornya dengan bidang sejajar dengan layar dan sehingga pusatnya berada pada garis yang ditarik dari tengah antara bola vibrator yang tegak lurus terhadap bidang layar, G. mengamati pada jarak resonator yang berbeda dari layar, panjang percikan api di dalamnya sangat berbeda. Di dekat layar itu sendiri, hampir tidak ada percikan api yang muncul di resonator, juga pada jarak sebesar 4,1 dan 8,5 m, sebaliknya percikan api paling besar bila resonator ditempatkan pada jarak dari layar sebesar 1,72 m, 6,3 m dan 10,8 m G. menyimpulkan dari eksperimennya bahwa rata-rata 4,5 m terpisah satu sama lain pada posisi resonator di mana fenomena yang diamati di dalamnya, yaitu percikan api, ternyata sangat mirip. G. memperoleh hal yang sama persis dengan posisi bidang resonator yang berbeda, ketika bidang ini tegak lurus terhadap layar dan melewati garis normal yang ditarik ke layar dari tengah antara bola vibrator dan ketika sumbu simetri resonator (yaitu, diameternya melewati titik tengah antara bola-bolanya) sejajar dengan garis normal ini. Hanya dengan posisi bidang resonator seperti ini maksimal percikan api di dalamnya diperoleh dimana, pada posisi resonator sebelumnya, minimal, dan kembali. Jadi 4,5 m sama dengan panjangnya “gelombang elektromagnetik berdiri” timbul antara layar dan vibrator dalam ruang yang berisi udara (fenomena berlawanan yang diamati pada resonator pada dua posisinya, yaitu percikan maksimum di satu posisi dan minimum di posisi lain, sepenuhnya dijelaskan oleh fakta bahwa dalam satu posisi osilasi listrik resonator tereksitasi di dalamnya kekuatan listrik, yang disebut deformasi listrik di eter; di posisi lain hal ini disebabkan sebagai akibat dari kejadian tersebut kekuatan magnet, yaitu mereka menjadi bersemangat deformasi magnetik).

Sepanjang "gelombang berdiri" (aku) dan berdasarkan waktu (T), sesuai dengan satu osilasi listrik lengkap dalam vibrator, berdasarkan teori pembentukan gangguan periodik (seperti gelombang), mudah untuk menentukan kecepatannya (v), dengan mana gangguan tersebut ditularkan melalui udara. Kecepatan ini

v = (2l)/T.

Dalam percobaan G.: aku= 4,5 m, T= 0,000000028". Dari sini ay= 320.000 (kurang-lebih) km per detik, yaitu sangat mendekati kecepatan rambat cahaya di udara. G. mempelajari perambatan getaran listrik pada konduktor, yaitu pada kabel. Untuk tujuan ini, pelat tembaga berinsulasi dari jenis yang sama ditempatkan sejajar dengan salah satu pelat vibrator, dari mana muncul kawat panjang yang direntangkan secara horizontal (Gbr. 3).

Pada kawat ini, akibat pantulan getaran listrik dari ujung berinsulasinya, juga terbentuk “gelombang berdiri”, distribusi “simpul” dan “antinoda” di sepanjang kawat G. ditemukan menggunakan resonator. G. diperoleh dari pengamatan tersebut untuk kecepatan rambat getaran listrik pada suatu kawat yang nilainya sama dengan 200.000 km per detik. Namun definisi ini tidak benar. Menurut teori Maxwell, dalam hal ini kecepatannya harus sama dengan kecepatan udara, yaitu harus sama dengan kecepatan cahaya di udara. (300.000 km per detik). Eksperimen yang dilakukan setelah G. oleh pengamat lain membenarkan posisi teori Maxwell.

Dengan mempunyai sumber gelombang elektromagnetik, vibrator, dan alat pendeteksi gelombang tersebut yaitu resonator, G. membuktikan bahwa gelombang tersebut, seperti gelombang cahaya, dapat mengalami pemantulan dan pembiasan dan gangguan listrik pada gelombang tersebut tegak lurus arahnya. penyebarannya, yaitu, dia menemukan polarisasi dalam sinar listrik. Untuk tujuan ini, ia menempatkan vibrator yang menghasilkan osilasi listrik yang sangat cepat (vibrator yang terbuat dari dua silinder pendek) di garis fokus cermin silinder parabola yang terbuat dari seng; di garis fokus cermin serupa lainnya ia menempatkan resonator, sebagai dijelaskan di atas, terbuat dari dua kabel lurus. Dengan mengarahkan gelombang elektromagnetik dari cermin pertama ke layar logam datar, G., dengan bantuan cermin lain, mampu menentukan hukum pemantulan. gelombang listrik, dan dengan memaksa gelombang tersebut melewati prisma besar yang terbuat dari aspal, dia juga menentukan pembiasannya. Hukum pemantulan dan pembiasan ternyata sama dengan hukum gelombang cahaya. Dengan menggunakan cermin yang sama, G. membuktikan bahwa sinar listrik terpolarisasi, ketika sumbu dua cermin yang ditempatkan saling berhadapan sejajar di bawah aksi vibrator, percikan api diamati di resonator. Ketika salah satu cermin diputar searah dengan arah sinar sebesar 90°, yaitu sumbu cermin membentuk sudut siku-siku satu sama lain, jejak percikan api di resonator menghilang.

Dengan cara ini, eksperimen G. membuktikan kebenaran posisi Maxwell. Vibrator G., seperti sumber cahaya, memancarkan energi ke ruang sekitarnya, yang melalui sinar elektromagnetik, disalurkan ke segala sesuatu yang mampu menyerapnya, mengubah energi ini menjadi bentuk lain yang dapat diakses oleh indera kita. Sinar elektromagnetik memiliki kualitas yang sangat mirip dengan sinar panas atau cahaya. Perbedaannya dari yang terakhir hanya terletak pada panjang gelombang yang bersesuaian. Panjang gelombang cahaya diukur dalam seperseribu milimeter, sedangkan panjang gelombang elektromagnetik yang dieksitasi oleh vibrator dinyatakan dalam meter. Fenomena yang ditemukan oleh G. kemudian menjadi bahan penelitian banyak fisikawan. Secara umum, kesimpulan G. sepenuhnya didukung oleh penelitian ini. Terlebih lagi, sekarang kita mengetahui bahwa kecepatan rambat gelombang elektromagnetik, sebagai berikut dari teori Maxwell, berubah seiring dengan perubahan medium di mana gelombang tersebut merambat. Kecepatan ini berbanding terbalik √K, Di mana KE yang disebut konstanta dielektrik suatu medium tertentu. Kita tahu bahwa ketika gelombang elektromagnetik merambat sepanjang konduktor, getaran listrik “teredam”, dan ketika sinar listrik dipantulkan, “tegangan” mereka mengikuti hukum yang diberikan oleh Fresnel untuk sinar cahaya, dan seterusnya.

Telah lama diketahui bahwa jika Anda membungkus jarum baja dengan kawat dan melepaskan tabung Leyden melalui kawat ini, maka kutub utara tidak selalu muncul di ujung jarum yang diharapkan searah dengan arus pelepasan dan sesuai aturan... Kamus Ensiklopedis F.A. Brockhaus dan I.A. Efron

Kamus Ensiklopedis F.A. Brockhaus dan I.A. Efron

E. disebut sesuatu yang terkandung dalam suatu benda yang memberikan sifat-sifat khusus pada benda tersebut, menyebabkan di dalamnya kemampuan untuk bertindak secara mekanis pada benda lain, menarik atau, dalam keadaan tertentu, menolaknya, dan juga menyebabkan pada benda itu sendiri. Kamus Ensiklopedis F.A. Brockhaus dan I.A. Efron

Nama yang diberikan oleh Michael Faraday untuk benda yang tidak menghantarkan, atau, sebaliknya, menghantarkan listrik dengan buruk, seperti udara, kaca, berbagai resin, belerang, dll. Benda seperti itu disebut juga isolator. Sebelum penelitian Faraday dilakukan pada tahun 30an... ... Kamus Ensiklopedis F.A. Brockhaus dan I.A. Efron

Saat mengeluarkan benda yang dialiri arus listrik, kapasitor, tabung Leyden atau baterai yang terdiri dari beberapa tabung tersebut, arus listrik yang muncul dalam konduktor yang melaluinya pelepasan tersebut dihasilkan mempunyai nilai yang sangat pasti... ... Kamus Ensiklopedis F.A. Brockhaus dan I.A. Efron

- (Hertz) orang Jerman yang terkenal. fisikawan; marga. pada tahun 1857, menempuh pendidikan di Berlin dan Munich, menjadi asisten Helmholtz; pada tahun 1883 ia menjadi prajurit. Asosiasi. dalam fisika teoretis di Kiel, pada tahun 1885 sebagai profesor di Sekolah Menengah Teknik di Karlsruhe; sejak tahun 1889...... Kamus Ensiklopedis F.A. Brockhaus dan I.A. Efron

- (fisik) sangat tipis, sedikit padat dan oleh karena itu tidak terlihat tertarik, jenis zat hipotetis; Zat seperti cairan sebelumnya dianggap kalori (kalorikum), listrik, magnet, zat ringan, eter... ... Kamus Ensiklopedis F.A. Brockhaus dan I.A. Efron

Tergantung pada kelompok fenomena, untuk pemahaman dan sistematisasi yang mengasumsikan adanya gaya tarik menarik dan gaya tolak menolak, gaya tolak menolak ini memperoleh nama yang berbeda, seperti: gravitasi, listrik, magnet dan... Kamus Ensiklopedis F.A. Brockhaus dan I.A. Efron

Tarik-menarik dan tolak-menolak Tergantung pada kelompok fenomena, untuk pemahaman dan sistematisasi yang mengasumsikan adanya gaya tarik menarik dan tolak menolak, gaya tolak menolak ini memperoleh nama yang berbeda, seperti: gaya gravitasi, ... ... Wikipedia

: Jerman - Ayo. Sumber: jilid VIIIa (1893): Jerman - Pergi, hal. 559-563 ( · indeks) Sumber lain: MESBE :

Eksperimen Hertz.- Teori fenomena listrik dan magnet, yang diciptakan oleh karya-karya ahli matematika terbaik pada paruh pertama abad ini dan hingga saat ini diterima oleh hampir semua ilmuwan, pada dasarnya mengasumsikan adanya cairan listrik dan magnet khusus tanpa bobot yang memiliki sifat bertindak. di kejauhan. Prinsip doktrin gravitasi universal Newton - "actio in distans" - tetap menjadi pedoman dalam doktrin listrik dan magnet. Namun sudah di tahun 30-an, Faraday yang brilian meninggalkan pertanyaan tentang esensi listrik dan magnet, mengungkapkan pemikiran yang sangat berbeda mengenai tindakan eksternal mereka. Tarik-menarik dan tolak-menolak benda-benda yang dialiri listrik, elektrifikasi melalui pengaruh, interaksi magnet dan arus, dan terakhir, fenomena induksi Faraday tidak mewakili manifestasi secara langsung pada jarak dari sifat-sifat yang melekat pada cairan listrik dan magnet, tetapi hanya konsekuensi dari perubahan khusus pada keadaan medium di mana terdapat muatan listrik, magnet, atau penghantar berarus yang saling mempengaruhi secara langsung. Karena semua tindakan tersebut sama-sama diamati dalam kekosongan, serta dalam ruang yang diisi udara atau materi lain, maka perubahan yang dihasilkan oleh proses elektrifikasi dan magnetisasi mengudara, Faraday melihat alasan dari fenomena ini. Jadi, seperti halnya melalui munculnya getaran-getaran khusus eter dan transmisi getaran-getaran ini dari partikel ke partikel, sumber cahaya menerangi suatu benda yang jauh darinya, dan dalam hal ini hanya melalui gangguan-gangguan khusus dalam medium eter dan yang sama. transmisi gangguan ini dari lapisan, semua efek listrik, magnet, dan elektromagnetik merambat di ruang angkasa ke lapisan tersebut. Ide serupa menjadi prinsip panduan dalam semua penelitian Faraday; Dialah yang paling penting membawanya ke semua penemuannya yang terkenal. Namun tidak mudah dan cepat ajaran Faraday menjadi lebih kuat dalam sains. Selama berpuluh-puluh tahun, di mana fenomena-fenomena yang ditemukannya berhasil dipelajari secara mendalam dan mendetail, gagasan-gagasan dasar Faraday diabaikan atau langsung dianggap tidak meyakinkan dan tidak terbukti. Baru pada paruh kedua tahun enam puluhan, pengikut Faraday yang berbakat, Clerk Maxwell, yang meninggal begitu dini, muncul, yang menafsirkan dan mengembangkan teori Faraday, memberinya karakter matematis yang ketat. Maxwell membuktikan perlunya adanya kecepatan terbatas di mana perpindahan efek arus listrik atau magnet terjadi melalui media perantara. Kecepatan ini, menurut Maxwell, harus sama dengan kecepatan rambat cahaya dalam medium yang ditinjau. Media yang berperan dalam transmisi aksi listrik dan magnet tidak lain adalah eter yang sama, yang diperbolehkan dalam teori cahaya dan panas radiasi. Proses perambatan aksi listrik dan magnet di ruang angkasa harus sama kualitasnya dengan proses perambatan sinar cahaya. Semua undang-undang yang berkaitan dengan sinar cahaya berlaku sepenuhnya sinar listrik. Menurut Maxwell, fenomena cahaya sendiri merupakan fenomena kelistrikan. Sinar cahaya adalah rangkaian gangguan listrik, arus listrik yang sangat kecil, yang berturut-turut tereksitasi dalam eter medium. Apa saja perubahan lingkungan akibat pengaruh elektrifikasi suatu benda, magnetisasi besi, atau pembentukan arus pada suatu kumparan masih belum diketahui. Teori Maxwell belum memungkinkan untuk membayangkan dengan jelas sifat deformasi yang diasumsikannya. Yang pasti adalah itu perubahan apa pun deformasi medium yang dihasilkan di dalamnya di bawah pengaruh elektrifikasi benda disertai dengan munculnya fenomena magnetis di lingkungan tersebut dan, sebaliknya, perubahan apa pun dalam lingkungan deformasi yang terjadi di bawah pengaruh suatu proses magnetis, hal ini disertai dengan eksitasi aksi listrik. Jika pada titik mana pun dalam medium, yang berubah bentuk karena elektrifikasi suatu benda, gaya listrik diamati dalam arah yang diketahui, yaitu, ke arah ini bola listrik yang sangat kecil yang ditempatkan di tempat tertentu akan mulai bergerak, maka dengan peningkatan berapa pun atau penurunan deformasi medium, seiring dengan peningkatan atau penurunan gaya listrik pada suatu titik tertentu, gaya magnet akan muncul di dalamnya dalam arah tegak lurus gaya listrik - kutub magnet yang ditempatkan di sini akan menerima dorongan masuk arah tegak lurus terhadap gaya listrik. Inilah konsekuensi yang mengikuti teori kelistrikan Maxwell. Meskipun terdapat minat yang sangat besar terhadap doktrin Faraday-Maxwell, doktrin ini ditanggapi dengan keraguan oleh banyak orang. Generalisasi yang terlalu berani muncul dari teori ini! Eksperimen G. (Heinrich Hertz) yang dilakukan pada tahun 1888 akhirnya menegaskan kebenaran teori Maxwell. G. bisa dikatakan berhasil menerapkan rumus matematika Maxwell, dia benar-benar berhasil membuktikan kemungkinan adanya sinar listrik, atau, lebih tepatnya, sinar elektromagnetik. Seperti telah disebutkan, menurut teori Maxwell, perambatan berkas cahaya pada dasarnya adalah perambatan gangguan listrik yang terbentuk secara berurutan di eter, yang dengan cepat mengubah arahnya. Arah di mana gangguan tersebut, seperti deformasi, tereksitasi, menurut Maxwell, adalah tegak lurus terhadap berkas cahaya itu sendiri. Oleh karena itu jelaslah bahwa eksitasi langsung dalam suatu benda dengan arus listrik yang berubah arah dengan sangat cepat, yaitu. eksitasi dalam suatu penghantar arus listrik dengan arah bolak-balik dan durasi yang sangat singkat akan menyebabkan gangguan listrik yang sesuai pada eter di sekitar penghantar ini, dengan cepat berubah arahnya, yaitu, hal itu akan menyebabkan fenomena yang secara kualitatif sangat mirip dengan apa yang diwakili oleh seberkas cahaya. Namun telah lama diketahui bahwa ketika benda yang dialiri listrik atau tabung Leyden dilepaskan, seluruh rangkaian arus listrik terbentuk di dalam konduktor tempat terjadinya pelepasan, secara bergantian dalam satu arah atau lainnya. Suatu benda yang mengeluarkan listrik tidak serta merta kehilangan listriknya, sebaliknya pada saat pengosongan ia diisi ulang beberapa kali dengan satu atau beberapa listrik sesuai dengan tandanya. Muatan berturut-turut yang muncul pada benda hanya berkurang sedikit demi sedikit besarnya. Kategori seperti ini disebut berosilasi. Durasi keberadaan dua aliran listrik yang berurutan dalam suatu penghantar selama pelepasan tersebut, yaitu durasi getaran listrik, atau sebaliknya, selang waktu antara dua momen pada saat benda yang melepaskan muatan menerima muatan terbesar yang muncul berturut-turut pada benda tersebut, dapat dihitung dari bentuk dan ukuran benda yang mengeluarkan muatan serta konduktor yang melaluinya pelepasan tersebut terjadi. Menurut teori, ini adalah durasi osilasi listrik (T) dinyatakan dengan rumus:

T = 2 π L C . (\displaystyle T=2\pi (\sqrt (LC)).)

Di Sini DENGAN berdiri untuk kapasitas listrik pemakaian tubuh dan L - koefisien induksi diri konduktor tempat pelepasan terjadi (lihat). Kedua besaran tersebut dinyatakan menurut sistem satuan mutlak yang sama. Saat menggunakan tabung Leyden biasa, dilepaskan melalui kawat yang menghubungkan kedua pelatnya, durasi osilasi listrik, mis. T, ditentukan dalam 100 bahkan 10 seperseribu detik. Dalam percobaan pertamanya, G. menyetrum dua bola logam (berdiameter 30 cm) secara berbeda dan membiarkannya mengalir melalui batang tembaga pendek dan agak tebal, dipotong di tengah, di mana percikan listrik terbentuk di antara kedua bola tersebut, yaitu dipasang saling berhadapan pada ujung kedua bagian batang. Ara. Gambar 1 menggambarkan diagram percobaan G. (diameter batang 0,5 cm, diameter bola B Dan B' 3 cm, jarak antar bola tersebut sekitar 0,75 cm dan jarak antara bagian tengah bola S V S' sama dengan 1 m). Selanjutnya, sebagai pengganti bola, G. menggunakan lembaran logam persegi (setiap sisinya 40 cm), yang ia tempatkan dalam satu bidang. Pengisian bola atau lembaran tersebut dilakukan dengan menggunakan kumparan Ruhmkorff yang berfungsi. Bola atau lembaran tersebut diisi berkali-kali per detik dari kumparan dan kemudian dilepaskan melalui batang tembaga yang terletak di antara keduanya, menciptakan percikan listrik di celah antara kedua bola tersebut. B Dan B'. Durasi osilasi listrik yang tereksitasi pada batang tembaga melebihi seperseribu detik. Dalam eksperimen selanjutnya, dengan menggunakan, alih-alih lembaran dengan separuh batang tembaga terpasang padanya, silinder pendek tebal dengan ujung bulat, di antaranya percikan api melompat, G. menerima getaran listrik, yang durasinya hanya sekitar seperseribu juta. sedetik. Sepasang bola, lembaran atau silinder, misalnya penggetar, sebagaimana G. menyebutnya, dari sudut pandang teori Maxwellian, itu adalah pusat yang menyebarkan sinar elektromagnetik di ruang angkasa, yaitu, ia menggairahkan gelombang elektromagnetik di eter, sama seperti sumber cahaya apa pun yang menggairahkan gelombang cahaya di sekelilingnya. Namun sinar elektromagnetik atau gelombang elektromagnetik tersebut tidak mampu memberikan efek pada mata manusia. Hanya jika durasi setiap kereta listrik. osilasinya hanya akan mencapai seper 392 miliar detik, mata pengamat akan terkesan dengan osilasi ini dan pengamat akan melihat pancaran elektromagnetik. Tetapi untuk mencapai kecepatan osilasi listrik seperti itu, hal itu perlu dilakukan penggetar, dalam ukuran yang sesuai dengan partikel fisik. Jadi, untuk mendeteksi sinar elektromagnetik diperlukan alat khusus, seperti ungkapan yang tepat dari V. Thomson (sekarang Lord Kelvin), diperlukan “mata listrik” khusus. “Mata listrik” seperti itu disusun oleh G dengan cara yang paling sederhana. Mari kita bayangkan bahwa pada jarak tertentu dari vibrator terdapat konduktor lain. Gangguan pada eter yang dieksitasi oleh vibrator seharusnya mempengaruhi keadaan konduktor ini. Konduktor ini akan terkena serangkaian impuls yang berurutan, cenderung membangkitkan di dalamnya sesuatu yang mirip dengan apa yang menyebabkan gangguan tersebut di eter, yaitu cenderung membentuk arus listrik di dalamnya, berubah arah sesuai dengan kecepatan osilasi listrik di dalam. vibrator itu sendiri. Tetapi impuls-impuls, yang bergantian secara berturut-turut, hanya dapat berkontribusi satu sama lain jika impuls-impuls tersebut benar-benar berirama dengan gerakan listrik yang sebenarnya ditimbulkannya pada konduktor tersebut. Lagi pula, hanya senar yang disetel secara serempak yang dapat bergetar secara nyata dari suara yang dipancarkan oleh senar lain, dan dengan demikian mampu menjadi sumber suara yang independen. Jadi, konduktor harus beresonansi secara elektrik dengan vibrator. Sebagaimana seutas tali dengan panjang dan tegangan tertentu mampu melakukan osilasi yang diketahui kecepatannya ketika dipukul, demikian pula pada setiap konduktor, impuls listrik hanya dapat menghasilkan osilasi listrik dengan periode tertentu. Setelah membengkokkan kawat tembaga dengan ukuran yang sesuai dalam bentuk lingkaran atau persegi panjang, hanya menyisakan celah kecil di antara ujung-ujung kawat dengan bola-bola kecil yang dicuri (Gbr. 2), yang salah satunya, dengan menggunakan sekrup, bisa mendekat atau menjauh dari yang lain, G. menerima, begitu dia menyebutkan namanya resonator ke vibratornya (dalam sebagian besar eksperimennya, ketika bola atau lembaran tersebut di atas berfungsi sebagai vibrator, G. menggunakan kawat tembaga berdiameter 0,2 cm, ditekuk berbentuk lingkaran dengan diameter 35 cm, sebagai resonator ). Untuk vibrator yang terbuat dari silinder pendek dan tebal, resonatornya berupa kawat berbentuk lingkaran, tebal 0,1 cm dan diameter 7,5 cm.Untuk vibrator yang sama, dalam percobaan selanjutnya, G. membuat resonator dengan bentuk yang sedikit berbeda. Dua kawat lurus berdiameter 0,5 cm. dan panjang 50 cm, letaknya bertumpuk dengan jarak antar ujungnya 5 cm; dari kedua ujung kawat ini saling berhadapan, ditarik dua buah kawat sejajar lainnya yang berdiameter 0,1 cm tegak lurus arah kawat. dan panjang 15 cm, yang ditempelkan pada bola meteran percikan. Tidak peduli seberapa lemah impuls individu itu sendiri dari gangguan yang terjadi di eter di bawah pengaruh vibrator, mereka, bagaimanapun, saling mendorong dalam tindakan, mampu membangkitkan arus listrik yang sudah terlihat di resonator, yang memanifestasikan dirinya dalam pembentukan a percikan api di antara bola-bola resonator. Bunga api ini berukuran sangat kecil (mencapai 0,001 cm), tetapi cukup memadai untuk menjadi kriteria eksitasi osilasi listrik pada resonator dan, berdasarkan ukurannya, berfungsi sebagai indikator derajat gangguan listrik baik pada resonator maupun. eter yang mengelilinginya. Dengan mengamati percikan api yang muncul dalam resonator tersebut, Hertz memeriksa ruang di sekitar vibrator pada jarak dan arah yang berbeda. Mengesampingkan eksperimen G. dan hasil yang diperolehnya, mari kita beralih ke penelitian yang mengkonfirmasi keberadaan terakhir kecepatan rambat aksi listrik. Sebuah layar besar yang terbuat dari lembaran seng dipasang pada salah satu dinding ruangan tempat percobaan dilakukan. Layar ini terhubung ke tanah. Pada jarak 13 meter dari layar, ditempatkan sebuah vibrator yang terbuat dari pelat sehingga bidang pelatnya sejajar dengan bidang layar dan titik tengah antara bola-bola vibrator berlawanan dengan bagian tengah layar. Jika, selama pengoperasiannya, sebuah vibrator secara berkala membangkitkan gangguan listrik di sekitar eter dan jika gangguan ini merambat dalam medium tidak secara instan, tetapi dengan kecepatan tertentu, kemudian, setelah mencapai layar dan dipantulkan kembali dari medium tersebut, seperti suara dan cahaya. gangguan, gangguan ini, bersama dengan gangguan yang dikirim ke layar oleh vibrator, terbentuk di dalam eter, di ruang antara layar dan vibrator, suatu keadaan serupa dengan yang terjadi pada kondisi serupa akibat interferensi gelombang yang merambat berlawanan , yaitu di ruang ini gangguan akan mengambil karakternya "gelombang berdiri"(lihat Gelombang). Keadaan udara di tempat-tempat yang sesuai "simpul" Dan "antinoda" gelombang tersebut, tentu saja, harus berbeda secara signifikan. Menempatkan resonatornya dengan bidang sejajar dengan layar dan sehingga pusatnya berada pada garis yang ditarik dari tengah antara bola vibrator yang tegak lurus terhadap bidang layar, G. mengamati pada jarak resonator yang berbeda dari layar, panjang percikan api di dalamnya sangat berbeda. Di dekat layar itu sendiri, hampir tidak ada percikan api yang muncul di resonator, juga pada jarak sebesar 4,1 dan 8,5 m, sebaliknya percikan api paling besar bila resonator ditempatkan pada jarak dari layar sebesar 1,72 m, 6,3 m dan 10,8 m G. menyimpulkan dari eksperimennya bahwa rata-rata 4,5 m terpisah satu sama lain pada posisi resonator di mana fenomena yang diamati di dalamnya, yaitu percikan api, ternyata sangat mirip. G. memperoleh hal yang sama persis dengan posisi bidang resonator yang berbeda, ketika bidang ini tegak lurus terhadap layar dan melewati garis normal yang ditarik ke layar dari tengah antara bola vibrator dan ketika sumbu simetri resonator (yaitu, diameternya melewati titik tengah antara bola-bolanya) sejajar dengan garis normal ini. Hanya dengan posisi bidang resonator seperti ini maksimal percikan api di dalamnya diperoleh dimana, pada posisi resonator sebelumnya, minimal, dan kembali. Jadi 4,5 m sama dengan panjangnya “gelombang elektromagnetik berdiri” timbul antara layar dan vibrator dalam ruang yang berisi udara (fenomena berlawanan yang diamati pada resonator pada dua posisinya, yaitu percikan maksimum di satu posisi dan minimum di posisi lain, sepenuhnya dijelaskan oleh fakta bahwa dalam satu posisi osilasi listrik resonator tereksitasi di dalamnya kekuatan listrik, yang disebut deformasi listrik di eter; di posisi lain hal ini disebabkan sebagai akibat dari kejadian tersebut kekuatan magnet, yaitu mereka menjadi bersemangat deformasi magnetik).

Menurut panjang “gelombang berdiri” (aku) dan berdasarkan waktu (T), sesuai dengan satu osilasi listrik lengkap dalam vibrator, berdasarkan teori pembentukan gangguan periodik (seperti gelombang), mudah untuk menentukan kecepatannya (v), dengan mana gangguan tersebut ditularkan melalui udara. Kecepatan ini v = 2 liter T . (\displaystyle v=(\frac (2l)(T)).) Dalam percobaan G.: aku= 4,5 m, T= 0,000000028″. Dari sini ay= 320.000 (kurang-lebih) km per detik, yaitu sangat mendekati kecepatan rambat cahaya di udara. G. mempelajari perambatan getaran listrik pada konduktor, yaitu pada kabel. Untuk tujuan ini, pelat tembaga berinsulasi dari jenis yang sama ditempatkan sejajar dengan salah satu pelat vibrator, dari mana muncul kawat panjang yang direntangkan secara horizontal (Gbr. 3). Pada kawat ini, akibat pantulan getaran listrik dari ujung berinsulasinya, juga terbentuk “gelombang berdiri”, distribusi “simpul” dan “antinoda” di sepanjang kawat G. ditemukan menggunakan resonator. G. diperoleh dari pengamatan tersebut untuk kecepatan rambat getaran listrik pada suatu kawat yang nilainya sama dengan 200.000 km per detik. Namun definisi ini tidak benar. Menurut teori Maxwell, dalam hal ini kecepatannya harus sama dengan kecepatan udara, yaitu harus sama dengan kecepatan cahaya di udara. (300.000 km per detik). Eksperimen yang dilakukan setelah G. oleh pengamat lain membenarkan posisi teori Maxwell.

Dengan mempunyai sumber gelombang elektromagnetik, vibrator, dan alat pendeteksi gelombang tersebut yaitu resonator, G. membuktikan bahwa gelombang tersebut, seperti gelombang cahaya, dapat mengalami pemantulan dan pembiasan dan gangguan listrik pada gelombang tersebut tegak lurus arahnya. penyebarannya, yaitu, dia menemukan polarisasi dalam sinar listrik. Untuk tujuan ini, ia menempatkan vibrator yang menghasilkan osilasi listrik yang sangat cepat (vibrator yang terbuat dari dua silinder pendek) di garis fokus cermin silinder parabola yang terbuat dari seng; di garis fokus cermin serupa lainnya ia menempatkan resonator, sebagai dijelaskan di atas, terbuat dari dua kabel lurus. Dengan mengarahkan gelombang elektromagnetik dari cermin pertama ke layar logam datar, G., dengan bantuan cermin lain, mampu menentukan hukum pemantulan gelombang listrik, dan dengan memaksa gelombang tersebut melewati prisma besar yang terbuat dari aspal. , dia juga menentukan pembiasannya. Hukum pemantulan dan pembiasan ternyata sama dengan hukum gelombang cahaya. Dengan menggunakan cermin yang sama, G. membuktikan bahwa sinar listrik terpolarisasi, ketika sumbu dua cermin yang ditempatkan saling berhadapan sejajar di bawah aksi vibrator, percikan api diamati di resonator. Ketika salah satu cermin diputar searah dengan arah sinar sebesar 90°, yaitu sumbu cermin membentuk sudut siku-siku satu sama lain, jejak percikan api di resonator menghilang.

Dengan cara ini, eksperimen G. membuktikan kebenaran posisi Maxwell. Vibrator G., seperti sumber cahaya, memancarkan energi ke ruang sekitarnya, yang melalui sinar elektromagnetik, disalurkan ke segala sesuatu yang mampu menyerapnya, mengubah energi ini menjadi bentuk lain yang dapat diakses oleh indera kita. Sinar elektromagnetik memiliki kualitas yang sangat mirip dengan sinar panas atau cahaya. Perbedaannya dari yang terakhir hanya terletak pada panjang gelombang yang bersesuaian. Panjang gelombang cahaya diukur dalam seperseribu milimeter, sedangkan panjang gelombang elektromagnetik yang dieksitasi oleh vibrator dinyatakan dalam meter. Fenomena yang ditemukan oleh G. kemudian menjadi bahan penelitian banyak fisikawan. Secara umum, kesimpulan G. sepenuhnya didukung oleh penelitian ini. Terlebih lagi, sekarang kita mengetahui bahwa kecepatan rambat gelombang elektromagnetik, sebagai berikut dari teori Maxwell, berubah seiring dengan perubahan medium di mana gelombang tersebut merambat. Kecepatan ini berbanding terbalik K , (\displaystyle (\sqrt (K)),) Di mana K yang disebut konstanta dielektrik suatu medium tertentu. Kita tahu bahwa ketika gelombang elektromagnetik merambat sepanjang konduktor, getaran listrik “teredam”; bahwa ketika sinar listrik dipantulkan, “tegangan” mereka mengikuti hukum yang diberikan oleh Fresnel untuk sinar cahaya, dll. Artikel G. mengenai fenomena yang sedang dipertimbangkan , dikumpulkan bersama, sekarang diterbitkan dengan judul: H. Hertz, “Untersuchungen über die Ausbreitung der elektrischen Kraft” (Lpts., 1892).

Keberadaan diskrit tingkat energi atom dikonfirmasi oleh eksperimen Frank dan Hertz. Ilmuwan Jerman James Frank dan Gustav Hertz menerima penghargaan atas studi eksperimental mereka mengenai keleluasaan tingkat energi Penghargaan Nobel pada tahun 1925

Percobaan menggunakan tabung (Gbr. 6.9) yang diisi dengan uap merkuri pada tekanan R≈ 1 mmHg. Seni. dan tiga elektroda: katoda, grid dan anoda.

Elektron dipercepat oleh beda potensial kamu antara katoda dan grid. Beda potensial ini dapat diubah dengan menggunakan potensiometer P. Antara grid dan anoda terdapat medan perlambatan sebesar 0,5 V (metode potensial perlambatan).

Ketergantungan arus yang melalui galvanometer ditentukan G pada perbedaan potensial antara katoda dan grid kamu. Dalam percobaan, ketergantungan yang ditunjukkan pada Gambar 1 diperoleh. 6.10. Di Sini kamu= 4,86 V – sesuai dengan potensi eksitasi pertama.

Menurut teori Bohr, masing-masing atom merkuri hanya dapat menerima energi yang sangat spesifik dengan memasuki salah satu keadaan tereksitasi. Oleh karena itu, jika keadaan stasioner benar-benar ada dalam atom, maka elektron yang bertabrakan dengan atom merkuri akan kehilangan energi secara diam-diam , dalam porsi tertentu , sama dengan perbedaan energi yang bersesuaian keadaan stasioner atom.

Berdasarkan pengalaman bahwa dengan peningkatan potensi percepatan menjadi 4,86 V, arus anoda meningkat secara monoton, nilainya melewati maksimum (4,86 V), kemudian menurun tajam dan meningkat lagi. Maksimum lebih lanjut diamati pada dan .

Keadaan atom merkuri yang paling dekat dengan bumi dan tidak tereksitasi adalah keadaan tereksitasi, yang berjarak 4,86 V pada skala energi. Selama beda potensial antara katoda dan jaringan listrik kurang dari 4,86 V, elektron bertemu dengan atom merkuri pada jalannya hanya mengalami tumbukan lenting dengannya. Pada = 4,86 eV, energi elektron menjadi cukup untuk menyebabkan tumbukan inelastis, dimana elektron menyerahkan seluruh energinya kepada atom merkuri energi kinetik , menggairahkan transisi salah satu elektron atom dari keadaan normal ke keadaan tereksitasi. Elektron yang kehilangan energi kinetiknya tidak mampu lagi mengatasi potensial pengereman dan mencapai anoda. Hal ini menjelaskan penurunan tajam arus anoda pada = 4,86 eV. Pada nilai energi kelipatan 4,86, elektron dapat mengalami 2, 3, ... tumbukan inelastis dengan atom merkuri. Dalam hal ini, mereka kehilangan energi sepenuhnya dan tidak mencapai anoda, mis. penurunan tajam arus anoda diamati.

Jadi, pengalaman telah menunjukkan hal itu elektron mentransfer energinya ke atom merkuri dalam porsi , dan 4,86 eV adalah bagian terkecil yang dapat diserap oleh atom merkuri dalam keadaan energi dasar. Akibatnya, gagasan Bohr tentang keberadaan keadaan stasioner dalam atom dengan cemerlang teruji dalam eksperimen.

Atom merkuri, setelah menerima energi ketika bertabrakan dengan elektron, masuk ke keadaan tereksitasi dan harus kembali ke keadaan dasar, menurut postulat kedua Bohr, memancarkan kuantum cahaya dengan frekuensi. Oleh nilai yang diketahui Anda dapat menghitung panjang gelombang kuantum cahaya: . Jadi, jika teorinya benar, maka atom merkuri yang dibombardir oleh elektron berenergi 4,86 eV seharusnya menjadi sumber radiasi ultraviolet dengan . apa yang sebenarnya ditemukan dalam percobaan.