Podľa Maxwellovej teórie sa elektromagnetické kmity vznikajúce v oscilačnom obvode môžu šíriť v priestore. Vo svojej práci ukázal, že tieto vlny sa šíria rýchlosťou svetla 300 000 km/s. Mnoho vedcov sa však pokúsilo vyvrátiť prácu Maxwella, jedným z nich bol Heinrich Hertz. K Maxwellovmu dielu bol skeptický a pokúsil sa uskutočniť experiment, ktorý mal vyvrátiť šírenie elektromagnetického poľa.
Elektromagnetické pole šíriace sa v priestore sa nazýva tzv elektromagnetická vlna.
V elektromagnetickom poli magnetická indukcia a intenzita elektrické pole sú navzájom kolmé a z Maxwellovej teórie vyplýva, že rovina umiestnenia magnetickej indukcie a intenzity zviera so smerom šírenia elektromagnetickej vlny uhol 90° (obr. 1).
Ryža. 1. Roviny umiestnenia magnetickej indukcie a napätia ()
Tieto závery sa pokúsil napadnúť Heinrich Hertz. Vo svojich experimentoch sa snažil vytvoriť zariadenie na štúdium elektromagnetických vĺn. Na získanie žiariča elektromagnetických vĺn zostrojil Heinrich Hertz takzvaný Hertzov vibrátor, teraz ho nazývame vysielacou anténou (obr. 2).
Ryža. 2. Hertzov vibrátor ()
Zvážte, ako Heinrich Hertz získal svoj vysielač alebo vysielaciu anténu.
Ryža. 3. Uzavretý Hertzov oscilačný obvod ()
Keďže mal Hertz k dispozícii uzavretý oscilačný obvod (obr. 3), začal oddeľovať dosky kondenzátora v rôznych smeroch a nakoniec boli dosky umiestnené pod uhlom 180 0, a ukázalo sa, že ak sa v tejto oscilácii vyskytli vibrácie obvod, potom tento otvorený oscilačný obvod obalili zo všetkých strán. V dôsledku toho sa mení elektrické pole vytvorilo striedavé magnetické a striedavé magnetické vytvorilo elektrické atď. Tento proces sa stal známym ako elektromagnetická vlna (obr. 4).
Ryža. 4. Vyžarovanie elektromagnetických vĺn ()
Ak je zdroj napätia pripojený k otvorenému oscilačnému obvodu, preskočí iskra medzi mínusom a plusom, čo je práve rýchlo sa pohybujúci náboj. Okolo tohto urýchľujúceho sa náboja sa vytvára striedavé magnetické pole, ktoré vytvára striedavé vírivé elektrické pole, ktoré zase vytvára striedavé magnetické pole atď. Podľa predpokladu Heinricha Hertza teda budú vyžarované elektromagnetické vlny. Účelom Hertzovho experimentu bolo pozorovať interakciu a šírenie elektromagnetických vĺn.
Na príjem elektromagnetických vĺn musel Hertz vyrobiť rezonátor (obr. 5).
Ryža. 5. Hertzov rezonátor ()
Ide o oscilačný obvod, ktorý bol prerezaným uzavretým vodičom vybavený dvoma guľôčkami a tieto guľôčky boli relatívne umiestnené
od seba na krátku vzdialenosť. Iskra preskočila medzi dvoma rezonátorovými guľôčkami takmer v rovnakom momente, keď iskra preskočila do žiariča (obr. 6).
Obrázok 6. Vyžarovanie a príjem elektromagnetickej vlny ()
Došlo k vyžarovaniu elektromagnetickej vlny a teda k príjmu tejto vlny rezonátorom, ktorý sa používal ako prijímač.
Z tejto skúsenosti vyplynulo, že existujú elektromagnetické vlny, tie sa šíria, resp. prenášajú energiu, môžu vytvárať elektrický prúd v uzavretá slučka, ktorý sa nachádza v dostatočne veľkej vzdialenosti od žiariča elektromagnetickej vlny.
V Hertzových experimentoch bola vzdialenosť medzi otvoreným oscilačným obvodom a rezonátorom asi tri metre. To stačilo na zistenie, že elektromagnetická vlna sa môže šíriť vesmírom. Neskôr Hertz uskutočnil svoje experimenty a zistil, ako sa elektromagnetická vlna šíri, že niektoré materiály môžu interferovať so šírením, napríklad materiály, ktoré vedú elektrický prúd, bránia prechodu elektromagnetickej vlny. Materiály, ktoré nevedú elektrinu, umožnili prechod elektromagnetickej vlny.
Pokusy Heinricha Hertza ukázali možnosť vysielania a prijímania elektromagnetických vĺn. Následne mnohí vedci začali pracovať týmto smerom. Najväčší úspech dosiahol ruský vedec Alexander Popov, bol to on, kto ako prvý na svete uskutočnil prenos informácií na diaľku. To je to, čo dnes nazývame rádio, preložené do ruštiny, „rádio“ znamená „vyžarovať“, pomocou elektromagnetických vĺn sa 7. mája 1895 uskutočnil bezdrôtový prenos informácií. Na univerzitu v Petrohrade bol dodaný Popovov prístroj, ktorý dostal prvý rádiogram, pozostával len z dvoch slov: Heinrich Hertz.
Faktom je, že v tom čase už existoval telegraf (drôtové spojenie) a telefón, existovala aj Morseova abeceda, pomocou ktorej Popovov zamestnanec prenášal bodky a čiarky, ktoré boli zaznamenané a rozlúštené na tabuli pred komisiou. . Popovovo rádio, samozrejme, nie je ako moderné prijímače, ktoré používame (obr. 7).
Ryža. 7. Popovov rádiový prijímač ()
Popov robil prvé štúdie o príjme elektromagnetických vĺn nie s žiaričmi elektromagnetických vĺn, ale s búrkou, prijímajúc signály bleskov, a svoj prijímač nazval detektor bleskov (obr. 8).
Ryža. 8. Popovov bleskový úder ()
Medzi prednosti Popova patrí možnosť vytvorenia prijímacej antény, bol to on, kto ukázal potrebu vytvoriť špeciálnu dlhú anténu, ktorá by mohla prijímať dostatok veľký počet energie z elektromagnetickej vlny tak, že sa v tejto anténe indukuje elektrický striedavý prúd.
Zvážte, z ktorých častí pozostával Popovov prijímač. Hlavnou časťou prijímača bol koherér (sklenená trubica naplnená kovovými pilinami (obr. 9)).
Tento stav železných pilín má veľký elektrický odpor, v tomto stave koherent elektrický prúd neminuli, ale akonáhle koherérom prekĺzla malá iskra (na to boli dva kontakty, ktoré boli oddelené), piliny sa spekli a odpor koheréra sa stokrát znížil.
Ďalšou časťou Popovovho prijímača je elektrický zvonček (obr. 10).
Ryža. 10. Elektrický zvonček v Popovovom prijímači ()
Bol to elektrický zvonček, ktorý oznamoval príjem elektromagnetickej vlny. Popovov prijímač mal okrem elektrického zvončeka aj zdroj priamy prúd- batéria (obr. 7), ktorá zabezpečovala chod celého prijímača. A, samozrejme, prijímacia anténa, na ktorú Popov zdvihol balóny(obr. 11).
Ryža. 11. Prijímacia anténa ()
Činnosť prijímača bola nasledovná: batéria vytvorila elektrický prúd v obvode, do ktorého bol zaradený koherér a zvonček. Elektrický zvonček nemohol zvoniť, keďže koherér mal veľký elektrický odpor, neprechádzal prúd a bolo potrebné zvoliť požadovaný odpor. Keď elektromagnetická vlna zasiahla prijímaciu anténu, indukoval sa v nej elektrický prúd, elektrický prúd z antény a zdroja energie bol spolu dosť veľký - v tom momente preskočila iskra, piliny koheréra sa spekli a cez ňu prešiel elektrický prúd. zariadenie. Začal zvoniť zvon (obr. 12).
Ryža. 12. Princíp činnosti prijímača Popov ()
V Popovovom prijímači bol okrem zvona aj bicí mechanizmus navrhnutý tak, že narážal na zvon a koherér súčasne, čím sa koherérom zatriasol. Keď prišla elektromagnetická vlna, zazvonil zvonec, koherér sa zatriasol - piliny sa rozpadli a v tom momente sa odpor opäť zvýšil, cez koherer prestal tiecť elektrický prúd. Zvonček prestal zvoniť až ďalšie stretnutie elektromagnetická vlna. Takto fungoval Popovov prijímač.
Popov poukázal na nasledovné: prijímač môže celkom dobre fungovať na veľké vzdialenosti, ale na to je potrebné vytvoriť veľmi dobrý vysielač elektromagnetických vĺn - to bol problém tej doby.
Prvý prenos Popovovým zariadením sa uskutočnil na vzdialenosť 25 metrov a len za pár rokov bola vzdialenosť už viac ako 50 kilometrov. Dnes môžeme pomocou rádiových vĺn prenášať informácie po celej zemeguli.
V tejto oblasti nepracoval len Popov, talianskemu vedcovi Marconimu sa podarilo zaviesť jeho vynález do výroby takmer po celom svete. Preto sa k nám prvé rozhlasové prijímače dostali zo zahraničia. V ďalšej lekcii zvážime princípy modernej rádiovej komunikácie.
Bibliografia
- Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fyzika (základná úroveň) - M.: Mnemozina, 2012.
- Gendenstein L.E., Dick Yu.I. 10. ročník z fyziky. - M.: Mnemosyne, 2014.
- Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fyzika-9. - M.: Osveta, 1990.
Domáca úloha
- Aké Maxwellove závery sa pokúsil spochybniť Heinrich Hertz?
- Definujte elektromagnetické vlnenie.
- Pomenujte princíp činnosti prijímača Popov.
- Internetový portál Mirit.ru ().
- Internetový portál Ido.tsu.ru ().
- Internetový portál Reftrend.ru ().
Podľa Maxwellovej teórie sa elektromagnetické kmity vznikajúce v oscilačnom obvode môžu šíriť v priestore. Vo svojej práci ukázal, že tieto vlny sa šíria rýchlosťou svetla 300 000 km/s. Mnoho vedcov sa však pokúsilo vyvrátiť prácu Maxwella, jedným z nich bol Heinrich Hertz. K Maxwellovmu dielu bol skeptický a pokúsil sa uskutočniť experiment, ktorý mal vyvrátiť šírenie elektromagnetického poľa.
Elektromagnetické pole šíriace sa v priestore sa nazýva tzv elektromagnetická vlna.
V elektromagnetickom poli sú magnetická indukcia a intenzita elektrického poľa navzájom kolmé a z Maxwellovej teórie vyplynulo, že rovina umiestnenia magnetickej indukcie a sily je v uhle 90 0 k smeru šírenia elektromagnetickej vlny (obr. 1). .
Ryža. 1. Roviny umiestnenia magnetickej indukcie a napätia ()
Tieto závery sa pokúsil napadnúť Heinrich Hertz. Vo svojich experimentoch sa snažil vytvoriť zariadenie na štúdium elektromagnetických vĺn. Na získanie žiariča elektromagnetických vĺn zostrojil Heinrich Hertz takzvaný Hertzov vibrátor, teraz ho nazývame vysielacou anténou (obr. 2).
Ryža. 2. Hertzov vibrátor ()
Zvážte, ako Heinrich Hertz získal svoj vysielač alebo vysielaciu anténu.
Ryža. 3. Uzavretý Hertzov oscilačný obvod ()
Keďže mal Hertz k dispozícii uzavretý oscilačný obvod (obr. 3), začal oddeľovať dosky kondenzátora v rôznych smeroch a nakoniec boli dosky umiestnené pod uhlom 180 0, a ukázalo sa, že ak sa v tejto oscilácii vyskytli vibrácie obvod, potom tento otvorený oscilačný obvod obalili zo všetkých strán. V dôsledku toho meniace sa elektrické pole vytvorilo striedavé magnetické pole a striedavé magnetické pole vytvorilo elektrické atď. Tento proces sa stal známym ako elektromagnetická vlna (obr. 4).
Ryža. 4. Vyžarovanie elektromagnetických vĺn ()
Ak je zdroj napätia pripojený k otvorenému oscilačnému obvodu, preskočí iskra medzi mínusom a plusom, čo je práve rýchlo sa pohybujúci náboj. Okolo tohto urýchľujúceho sa náboja sa vytvára striedavé magnetické pole, ktoré vytvára striedavé vírivé elektrické pole, ktoré zase vytvára striedavé magnetické pole atď. Podľa predpokladu Heinricha Hertza teda budú vyžarované elektromagnetické vlny. Účelom Hertzovho experimentu bolo pozorovať interakciu a šírenie elektromagnetických vĺn.
Na príjem elektromagnetických vĺn musel Hertz vyrobiť rezonátor (obr. 5).
Ryža. 5. Hertzov rezonátor ()
Ide o oscilačný obvod, ktorý bol prerezaným uzavretým vodičom vybavený dvoma guľôčkami a tieto guľôčky boli relatívne umiestnené
od seba na krátku vzdialenosť. Iskra preskočila medzi dvoma rezonátorovými guľôčkami takmer v rovnakom momente, keď iskra preskočila do žiariča (obr. 6).
Obrázok 6. Vyžarovanie a príjem elektromagnetickej vlny ()
Došlo k vyžarovaniu elektromagnetickej vlny a teda k príjmu tejto vlny rezonátorom, ktorý sa používal ako prijímač.
Z tejto skúsenosti vyplynulo, že existujú elektromagnetické vlny, šíria sa, respektíve prenášajú energiu, môžu vytvárať elektrický prúd v uzavretom obvode, ktorý sa nachádza v dostatočne veľkej vzdialenosti od emitora elektromagnetických vĺn.
V Hertzových experimentoch bola vzdialenosť medzi otvoreným oscilačným obvodom a rezonátorom asi tri metre. To stačilo na zistenie, že elektromagnetická vlna sa môže šíriť vesmírom. Neskôr Hertz uskutočnil svoje experimenty a zistil, ako sa elektromagnetická vlna šíri, že niektoré materiály môžu interferovať so šírením, napríklad materiály, ktoré vedú elektrický prúd, bránia prechodu elektromagnetickej vlny. Materiály, ktoré nevedú elektrinu, umožnili prechod elektromagnetickej vlny.
Pokusy Heinricha Hertza ukázali možnosť vysielania a prijímania elektromagnetických vĺn. Následne mnohí vedci začali pracovať týmto smerom. Najväčší úspech dosiahol ruský vedec Alexander Popov, bol to on, kto ako prvý na svete uskutočnil prenos informácií na diaľku. To je to, čo dnes nazývame rádio, preložené do ruštiny, „rádio“ znamená „vyžarovať“, pomocou elektromagnetických vĺn sa 7. mája 1895 uskutočnil bezdrôtový prenos informácií. Na univerzitu v Petrohrade bol dodaný Popovov prístroj, ktorý dostal prvý rádiogram, pozostával len z dvoch slov: Heinrich Hertz.
Faktom je, že v tom čase už existoval telegraf (drôtové spojenie) a telefón, existovala aj Morseova abeceda, pomocou ktorej Popovov zamestnanec prenášal bodky a čiarky, ktoré boli zaznamenané a rozlúštené na tabuli pred komisiou. . Popovovo rádio, samozrejme, nie je ako moderné prijímače, ktoré používame (obr. 7).
Ryža. 7. Popovov rádiový prijímač ()
Popov robil prvé štúdie o príjme elektromagnetických vĺn nie s žiaričmi elektromagnetických vĺn, ale s búrkou, prijímajúc signály bleskov, a svoj prijímač nazval detektor bleskov (obr. 8).
Ryža. 8. Popovov bleskový úder ()
Medzi prednosti Popova patrí možnosť vytvorenia prijímacej antény, práve on ukázal potrebu vytvorenia špeciálnej dlhej antény, ktorá by mohla prijímať dostatočne veľké množstvo energie z elektromagnetickej vlny tak, aby sa v tejto anténe indukoval elektrický striedavý prúd. .
Zvážte, z ktorých častí pozostával Popovov prijímač. Hlavnou časťou prijímača bol koherér (sklenená trubica naplnená kovovými pilinami (obr. 9)).
Takýto stav železných pilín má vysoký elektrický odpor, v tomto stave koherér neprechádzal elektrickým prúdom, ale akonáhle koherérom prekĺzla malá iskra (na to boli dva kontakty, ktoré boli oddelené), piliny boli spekané a odpor koherera klesol stokrát.
Ďalšou časťou Popovovho prijímača je elektrický zvonček (obr. 10).
Ryža. 10. Elektrický zvonček v Popovovom prijímači ()
Bol to elektrický zvonček, ktorý oznamoval príjem elektromagnetickej vlny. Popovov prijímač mal okrem elektrického zvončeka zdroj jednosmerného prúdu - batériu (obr. 7), ktorý zabezpečoval chod celého prijímača. A samozrejme prijímacia anténa, ktorú Popov dvíhal v balónoch (obr. 11).
Ryža. 11. Prijímacia anténa ()
Činnosť prijímača bola nasledovná: batéria vytvorila elektrický prúd v obvode, do ktorého bol zaradený koherér a zvonček. Elektrický zvonček nemohol zvoniť, keďže koherér mal veľký elektrický odpor, neprechádzal prúd a bolo potrebné zvoliť požadovaný odpor. Keď elektromagnetická vlna zasiahla prijímaciu anténu, indukoval sa v nej elektrický prúd, elektrický prúd z antény a zdroja energie bol spolu dosť veľký - v tom momente preskočila iskra, piliny koheréra sa spekli a cez ňu prešiel elektrický prúd. zariadenie. Začal zvoniť zvon (obr. 12).
Ryža. 12. Princíp činnosti prijímača Popov ()
V Popovovom prijímači bol okrem zvona aj bicí mechanizmus navrhnutý tak, že narážal na zvon a koherér súčasne, čím sa koherérom zatriasol. Keď prišla elektromagnetická vlna, zazvonil zvonec, koherér sa zatriasol - piliny sa rozpadli a v tom momente sa odpor opäť zvýšil, cez koherer prestal tiecť elektrický prúd. Zvonček prestal zvoniť až do ďalšieho príjmu elektromagnetickej vlny. Takto fungoval Popovov prijímač.
Popov poukázal na nasledovné: prijímač môže celkom dobre fungovať na veľké vzdialenosti, ale na to je potrebné vytvoriť veľmi dobrý vysielač elektromagnetických vĺn - to bol problém tej doby.
Prvý prenos Popovovým zariadením sa uskutočnil na vzdialenosť 25 metrov a len za pár rokov bola vzdialenosť už viac ako 50 kilometrov. Dnes môžeme pomocou rádiových vĺn prenášať informácie po celej zemeguli.
V tejto oblasti nepracoval len Popov, talianskemu vedcovi Marconimu sa podarilo zaviesť jeho vynález do výroby takmer po celom svete. Preto sa k nám prvé rozhlasové prijímače dostali zo zahraničia. V ďalšej lekcii zvážime princípy modernej rádiovej komunikácie.
Bibliografia
- Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fyzika (základná úroveň) - M.: Mnemozina, 2012.
- Gendenstein L.E., Dick Yu.I. 10. ročník z fyziky. - M.: Mnemosyne, 2014.
- Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fyzika-9. - M.: Osveta, 1990.
Domáca úloha
- Aké Maxwellove závery sa pokúsil spochybniť Heinrich Hertz?
- Definujte elektromagnetické vlnenie.
- Pomenujte princíp činnosti prijímača Popov.
- Internetový portál Mirit.ru ().
- Internetový portál Ido.tsu.ru ().
- Internetový portál Reftrend.ru ().
Hertzove experimenty Teória elektrických a magnetické javy, vytvorený prácami najlepších matematikov prvej polovice tohto storočia a donedávna akceptovaný takmer všetkými vedcami, v podstate umožňoval existenciu špeciálnych beztiažových elektrických a magnetických tekutín, ktoré majú vlastnosť pôsobenia na diaľku. Princíp Newtonovej doktríny univerzálnej gravitácie - "actio in distans" - zostal vedúcim v doktríne elektriny a magnetizmu. Ale už v 30. rokoch geniálny Faraday opúšťa otázku subjektov elektriny a magnetizmu s ohľadom na ich vonkajšie pôsobenie vyjadril úplne iné myšlienky. Príťažlivosť a odpudzovanie elektrifikovaných telies, elektrifikácia vplyvom, interakcia magnetov a prúdov a napokon javy indukcie podľa Faradaya nie sú prejavmi priamo na diaľku vlastností elektrických a magnetických tekutín, ale iba dôsledky zvláštnych zmien stavu média, v ktorom sa nachádzajú, sa zjavne navzájom priamo ovplyvňujú elektrické náboje, magnety alebo vodiče s prúdmi. Pretože všetky takéto akcie sú rovnako pozorované vo vákuu, ako aj v priestore naplnenom vzduchom alebo inou hmotou, potom v zmenách spôsobených procesmi elektrifikácie a magnetizácie vo vzduchu Faraday videl príčinu týchto javov. Tak, ako svetelný zdroj osvetľuje nejaký objekt od neho vzdialený, pomocou vzniku špeciálnych vibrácií éteru a prenosu týchto vibrácií z častice na časticu, tak v r. tento prípad len pomocou špeciálnych porúch v prostredí toho istého éteru a prenosu týchto porúch z vrstvy na vrstvu sa šíria všetky elektrické, magnetické a elektromagnetické deje v priestore. Táto myšlienka bola vedúcou v celom Faradayovom výskume; ona niečo čo je najdôležitejšie a priviedol ho ku všetkým jeho slávnym objavom. Ale Faradayovo učenie nebolo čoskoro a nebolo ľahké upevniť vo vede. Desiatky rokov, počas ktorých stihli ním objavené javy prejsť tým najdôkladnejším a najpodrobnejším štúdiom, boli Faradayove hlavné myšlienky buď ignorované, alebo priamo považované za málo presvedčivé a nepreukázané. Až v druhej polovici šesťdesiatych rokov sa objavil talentovaný Faradayov nasledovník, ktorý zomrel tak skoro, Clerk Maxwell, ktorý interpretoval a rozvíjal Faradayovu teóriu, čím jej dal prísne matematický charakter. Maxwell dokázal nevyhnutnosť existencie konečnej rýchlosti, s ktorou sa prenos pôsobenia elektrického prúdu alebo magnetu uskutočňuje cez stredné médium. Táto rýchlosť by sa podľa Maxwella mala rovnať rýchlosti, ktorou sa svetlo šíri v uvažovanom médiu. Médium podieľajúce sa na prenose elektrických a magnetických dejov nemôže byť iné ako ten istý éter, ktorý pripúšťa teória svetla a sálavého tepla. Proces šírenia elektrických a magnetických dejov v priestore musí byť kvalitatívne rovnaký ako proces šírenia svetelných lúčov. Všetky zákony týkajúce sa svetelných lúčov sú celkom použiteľné elektrické lúče. Samotný fenomén svetla je podľa Maxwella elektrickým javom. Lúč svetla je séria elektrických porúch, veľmi malých elektrických prúdov, postupne excitovaných v éteri média. Aká je zmena prostredia pod vplyvom elektrifikácie telesa, magnetizácie železa alebo vzniku prúdu v cievke - stále nie je známe. Maxwellova teória zatiaľ neumožňuje jasne prezentovať samotnú povahu deformácií, ktoré predpokladá. Isté je len to akúkoľvek zmenu deformácia média v ňom produkovaného pod vplyvom elektrifikácie telies je sprevádzaná objavením sa magnetických javov v tomto médiu a naopak, akúkoľvek zmenu v prostredí deformácií, ktoré sa v ňom získali pod vplyvom akéhokoľvek magnetického procesu, je sprevádzané budením elektrické pôsobenie. Ak v ktoromkoľvek bode média deformovaného elektrifikáciou nejakého telesa je pozorovaná elektrická sila v určitom smere, teda veľmi malá zelektrizovaná gulička umiestnená na danom mieste sa bude pohybovať týmto smerom, potom pri akomkoľvek zvýšení alebo znížení deformácia média spolu so zvýšením alebo znížením elektrickej sily v danom bode sa v ňom objaví magnetická sila v smere kolmom na elektrickú silu - tu umiestnený magnetický pól dostane tlak v smere kolmom na elektrickú silu. Toto je dôsledok, ktorý vyplýva z Maxwellovej teórie elektriny. Napriek enormnému záujmu o učenie Faradaya-Maxwella sa mnohí stretli s pochybnosťami. Z tejto teórie vyplývali príliš odvážne zovšeobecnenia! Experimenty G. (Heinrich Hertz), uskutočnené v roku 1888, napokon potvrdili správnosť Maxwellovej teórie. G. sa podarilo takpovediac zrealizovať matematické vzorce Maxwellovi sa podarilo skutočne dokázať možnosť existencie elektrických lúčov, alebo, správne, elektromagnetických. Ako už bolo poznamenané, podľa Maxwellovej teórie je šírenie svetelného lúča v podstate šírením elektrických porúch, ktoré sa postupne vytvárajú v éteri a rýchlo menia svoj smer. Smer, v ktorom sú takéto poruchy, takéto deformácie, podľa Maxwella vybudené, je kolmý na samotný svetelný lúč. Z toho je zrejmé, že priame budenie v akomkoľvek telese elektrickými prúdmi, ktoré sa veľmi rýchlo menia v smere, teda budenie vo vodiči elektrickými prúdmi striedavého smeru a veľmi krátkeho trvania, by malo v éteri obklopujúcom tento vodič spôsobiť zodpovedajúce elektrické poruchy, ktoré sa rýchlo menia vo svojom smere, t.j. mali by tento jav spôsobiť kvalitatívne úplne ako toČo je to lúč svetla. Ale už dlho je známe, že keď sa elektrifikované teleso alebo Leydenská nádoba vybíja vo vodiči, cez ktorý dochádza k výboju, vytvára sa striedavo celý rad elektrických prúdov v jednom alebo druhom smere. Vybíjané teleso nestráca okamžite elektrinu, naopak, počas vybíjania sa niekoľkokrát dobíja tým či oným znakom elektriny. Postupné náboje objavujúce sa na tele sa zmenšujú len kúsok po kúsku. Takéto hodnosti sa nazývajú vibračné. Trvanie existencie dvoch po sebe nasledujúcich elektrických prúdov s takýmto výbojom vo vodiči, t.j. elektrické vibrácie, alebo inak, časový interval medzi dvoma momentmi, v ktorých vybíjacie teleso dostane najväčšie po sebe idúce náboje, ktoré sa na ňom objavia, možno vypočítať z tvaru a rozmerov vybíjacieho telesa a vodiča, cez ktorý k takémuto výboju dochádza. Podľa teórie toto trvanie elektrických kmitov (T) vyjadrené vzorcom: T = 2π√(LC). Tu S znamenať elektrická kapacita vybíjacie teleso a L - koeficient samoindukcie vodič, cez ktorý dochádza k výboju (pozri). Obe hodnoty sú vyjadrené podľa rovnakého systému absolútnych jednotiek. Pri použití obyčajnej Leydenskej plechovky, ktorá sa vybíja cez drôt spájajúci jej dve výstelky, trvanie elektrických kmitov, t.j. T, definované v 100 a dokonca 10 tisícinách sekundy. G. vo svojich prvých pokusoch elektrizoval rozdielne dve kovové guľôčky (priemer 30 cm) a nechal ich vybiť cez krátku a dosť hrubú medenú tyč, prerezanú v strede, kde sa medzi dvoma guľôčkami, ktoré boli namontované, vytvorila elektrická iskra. na koncoch dvoch polovíc tyče oproti sebe. Obr. 1 je znázornená schéma G. experimentov (priemer tyče 0,5 cm, priemer gule b a b" 3 cm, medzera medzi týmito loptičkami je asi 0,75 cm a vzdialenosť medzi stredmi loptičiek S v S" rovná sa 1 m). Následne G. namiesto gúľ použil štvorcové plechy (40 cm na každej strane), ktoré boli umiestnené v jednej rovine. Nakladanie takýchto loptičiek alebo plechov sa uskutočňovalo pomocou aktívnej Ruhmkorffovej cievky. Guľôčky alebo pláty boli nabíjané mnohokrát za sekundu z cievky a potom vybíjané cez medenú tyč medzi nimi, aby sa vytvorili elektrická iskra medzi dvoma loptičkami b a b". Trvanie elektrických kmitov vybudených v tomto prípade v medenej tyči prekročilo o niečo málo 100 tisícin sekundy. Pri ďalších pokusoch, keď G. použil namiesto plechov, na ktorých boli pripevnené polovice medenej tyče, krátke hrubé valce s guľovitými koncami, medzi ktorými preskočila iskra, dostával G. elektrické vibrácie, ktorých trvanie bolo len asi tisícmilióntina. druhý. Taký pár guličiek, plátov alebo valcov, napr vibrátor, ako to nazýva G., je to z pohľadu Maxwellovej teórie centrum, ktoré šíri elektromagnetické lúče v priestore, teda vybudí elektromagnetické vlnenie v éteri, tak ako každý svetelný zdroj, ktorý okolo seba vybudí svetelné vlny. Takéto elektromagnetické lúče alebo elektromagnetické vlny však nie sú schopné pôsobiť na ľudské oko. Iba v prípade, že doba trvania každého elektr. oscilácia by dosiahla len jednu 392-miliardtinu sekundy, oko pozorovateľa by tieto oscilácie zapôsobili a pozorovateľ by videl elektromagnetický lúč. Ale na dosiahnutie takejto rýchlosti elektrických kmitov je to nevyhnutné vibrátor, veľkosťou zodpovedajú fyzikálnym časticiam. Takže na detekciu elektromagnetických lúčov potrebujete špeciálne prostriedky, potrebujeme podľa trefného výrazu W. Thomsona (dnes lorda Kelvina) špeciálne „elektrické oko“. Takéto „elektrické oko“ najjednoduchšie usporiadal G. Predstavme si, že v určitej vzdialenosti od vibrátora je ďalší vodič. Poruchy v éteri, vybudené vibrátorom, by sa mali prejaviť v stave tohto vodiča. Tento vodič bude vystavený postupnému sledu impulzov, ktoré v ňom budú mať tendenciu vybudiť niečo podobné tomu, čo spôsobilo takéto poruchy v éteri, tj má tendenciu vytvárať v ňom elektrické prúdy, meniace smer podľa rýchlosti elektrických oscilácií v éteri. samotný vibrátor. Ale postupne sa striedajúce impulzy môžu k sebe prispievať len vtedy, keď sú úplne rytmické s tými, ktoré skutočne vyvolávajú. elektrické pohyby v takomto vodiči. Veď len jednohlasne sa naladená struna môže dostať do citeľného chvenia od zvuku vydávaného inou strunou, a teda môže byť samostatným zdrojom zvuku. Takže vodič musí takpovediac elektricky rezonovať s vibrátorom. Tak ako je struna danej dĺžky a napätia schopná prejsť nárazom do kmitov známych z hľadiska rýchlosti, tak v každom vodiči z elektrického impulzu môžu vzniknúť iba elektrické kmity s celkom určitými periódami. Ohýbanie na vhodné veľkosti medený drôt vo forme kruhu alebo obdĺžnika, pričom medzi koncami drôtu zostala len malá medzera s ukradnutými malými guľôčkami (obr. 2), z ktorých jedna sa mohla priblížiť alebo vzdialiť od druhej pomocou skrutky, G dostal, ako nazval, rezonátor jeho vibrátor (pri väčšine svojich experimentov, keď ako vibrátor slúžili spomínané gule alebo plechy, použil G. ako rezonátor medený drôt s priemerom 0,2 cm, ohnutý do tvaru kruhu s priemerom 35 cm). Pre vibrátor vyrobený z krátkych hrubých valcov bol rezonátorom podobný kruh z drôtu, 0,1 cm hrubý a 7,5 cm v priemere. Dva rovné drôty, priemer 0,5 cm. a 50 cm dlhé, umiestnené jeden na pokračovaní druhého so vzdialenosťou medzi ich koncami 5 cm; z oboch koncov týchto drôtov smerujúcich k sebe sa kolmo na smer drôtov vytiahnu dva ďalšie rovnobežné drôty s priemerom 0,1 cm. a 15 cm na dĺžku, ktoré sú pripevnené na guľôčky iskier. Bez ohľadu na to, aké slabé sú jednotlivé impulzy z porúch vyskytujúcich sa v éteri pod vplyvom vibrátora, napriek tomu, že sa navzájom podieľajú na činnosti, sú schopné vybudiť už viditeľné elektrické prúdy v rezonátore, ktoré sa prejavujú tvorbou iskra medzi guľôčkami rezonátora. Tieto iskry sú veľmi malé (dosiahli 0,001 cm), ale úplne postačujú na to, aby boli kritériom pre vybudenie elektrických kmitov v rezonátore a svojou veľkosťou slúžili ako indikátor stupňa elektrického rušenia oboch. rezonátor a éter, ktorý ho obklopuje. Prostredníctvom pozorovania iskier objavujúcich sa v takomto rezonátore Hertz tiež skúmal v rôznych vzdialenostiach a v rôznych smeroch priestor okolo vibrátora. Ak ponecháme bokom tieto experimenty G. a výsledky, ktoré ním získal, prejdime k štúdiám, ktoré potvrdili existenciu konečný rýchlosť šírenia elektrických dejov. Na jednu zo stien miestnosti, v ktorej sa experimenty robili, bola pripevnená veľká obrazovka zo zinkových plechov. Tento štít bol spojený so zemou. Doskový vibrátor bol umiestnený vo vzdialenosti 13 metrov od sita tak, že roviny jeho dosiek boli rovnobežné s rovinou sita a stred medzi guľôčkami vibrátora bol oproti stredu sita. Ak vibrátor počas svojej činnosti periodicky vyvoláva elektrické poruchy v okolitom éteri a ak sa tieto poruchy šíria v médiu nie okamžite, ale určitou rýchlosťou, potom po dosiahnutí obrazovky a odraze späť od nej vznikajú ako zvukové a svetelné poruchy. tieto poruchy spolu s tými, ktoré sú vysielané na sito vibrátorom, vytvárajú v éteri, v priestore medzi sitom a vibrátorom, stav podobný tomu, ktorý nastáva za podobných podmienok v dôsledku rušenia protiľahlých vĺn, tj v tomto priestore budú mať poruchy charakter "stojaté vlny"(pozri Vlny). Stav éteru na miestach zodpovedajúcich "uzly" a "antínódy" takéto vlny by sa, samozrejme, mali výrazne líšiť. G. umiestnil svoj rezonátor do roviny rovnobežnej so sitom tak, aby jeho stred bol na priamke vedenej od stredu medzi vibračnými guľôčkami kolmými na rovinu sita. pri rôznych vzdialenostiach rezonátora od obrazovky majú iskry v ňom veľmi rozdielnu dĺžku. V blízkosti samotnej obrazovky nie sú v rezonátore pozorované takmer žiadne iskry, a to aj vo vzdialenostiach 4,1 a 8,5 m a 10,8 m. G. z jeho experimentov vyvodil, že v priemere 4,5 m od seba oddeľuje tie polohy rezonátora, v ktorých javy v ňom pozorované, tj iskry, sa ukážu byť takmer rovnaké. G. získal presne to isté v inej polohe roviny rezonátora, keď táto rovina bola kolmá na sito a prechádzala normálnou čiarou vedenou na sito zo stredu medzi guľôčkami vibrátora a keď os symetrie rezonátor (t.j. jeho priemer prechádzajúci stredom medzi jeho guľôčkami) bol rovnobežný s touto normálou. Iba v tejto polohe roviny rezonátora maximá iskry v ňom boli získané tam, kde v predchádzajúcej polohe rezonátora minimá, a späť. Takže 4,5 m zodpovedá dĺžke "stojaté elektromagnetické vlny", vznikajúce medzi sitom a vibrátorom v priestore naplnenom vzduchom (opačné javy pozorované v rezonátore v jeho dvoch polohách, tj maximá iskier v jednej polohe a minimá v druhej, sú plne vysvetlené tým, že v jednej polohe sú v ňom vybudené elektrické kmity rezonátora elektrické sily, tzv. elektrické deformácie v éteri, v inej polohe sú spôsobené následkom vzniku magnetické sily, teda vzrušený magnetické deformácie). Po dĺžke „stojatej vlny“ (l) a podľa času (T)čo zodpovedá jednej plnej elektrickej oscilácii vo vibrátore, na základe teórie vzniku periodických (vlnových) porúch je ľahké určiť rýchlosť (v) s ktorými sa takéto poruchy prenášajú vzduchom. Táto rýchlosť v = (2 1)/T. V G. experimentoch: l= 4,5 m, T= 0,000000028". Preto v\u003d 320 000 (približne) km za sekundu, t.j. veľmi blízko rýchlosti šírenia svetla vo vzduchu. G. skúmal šírenie elektrických kmitov vo vodičoch, teda v drôtoch. Na tento účel sa paralelne s jednou vibračnou doskou umiestnila izolovaná podobná medená doska, z ktorej vybiehal dlhý vodorovne natiahnutý drôt (obr. 3). V tomto drôte sa v dôsledku odrazu elektrických vibrácií od jeho izolovaného konca vytvorili aj „stojaté vlny“, ktorých rozloženie „uzlov“ a „antínód“ pozdĺž drôtu G. pomocou rezonátora zistil. G. z týchto pozorovaní odvodil pre rýchlosť šírenia elektrických kmitov v drôte hodnotu rovnajúcu sa 200 000 km za sekundu. Ale táto definícia nie je správna. Podľa Maxwellovej teórie by v tomto prípade mala byť rýchlosť rovnaká ako pri vzduchu, teda mala by sa rovnať rýchlosti svetla vo vzduchu. (300 000 km za sekundu). Experimenty uskutočnené po G. inými pozorovateľmi potvrdili pozíciu Maxwellovej teórie. So zdrojom elektromagnetických vĺn, vibrátorom a prostriedkom na detekciu takýchto vĺn, rezonátorom, G. dokázal, že takéto vlny, podobne ako svetelné vlny, podliehajú odrazom a lomu a že elektrické poruchy v týchto vlnách sú kolmé na smer ich šírenia, teda objavené polarizácia v elektrických lúčoch. Za týmto účelom umiestnil vibrátor, poskytujúci veľmi rýchle elektrické oscilácie (vibrátor dvoch krátkych valcov), do ohniska parabolického valcového zrkadla vyrobeného zo zinku, do ohniska iného podobného zrkadla umiestnil rezonátor, ako je popísané vyššie, z dvoch priamych drôtov. Smerovaním elektromagnetických vĺn z prvého zrkadla na plochú kovovú obrazovku G. pomocou iného zrkadla dokázal určiť zákony odrazu elektrické vlny a prinútenie týchto vĺn prejsť cez veľký hranol pripravený z asfaltu určilo ich lom. Zákony odrazu a lomu sa ukázali byť rovnaké ako pre svetelné vlny. Pomocou tých istých zrkadiel G. dokázal, že elektrické lúče polarizované, keď boli osi dvoch zrkadiel umiestnených oproti sebe rovnobežné, pri pôsobení vibrátora sa v rezonátore pozorovali iskry. Keď sa jedno zo zrkadiel otočilo okolo smeru lúčov o 90°, t. j. osi zrkadiel medzi sebou zvierali pravý uhol, zmizla akákoľvek stopa po iskrách v rezonátore. Takto G. experimenty dokázali správnosť Maxwellovej pozície. Vibrátor G. ako zdroj svetla vyžaruje do okolitého priestoru energiu, ktorá sa prostredníctvom elektromagnetických lúčov prenáša na všetko, čo je schopné ju pohltiť, čím túto energiu premieňa na inú formu prístupnú našim zmyslom. Elektromagnetické lúče sú svojou kvalitou veľmi podobné lúčom tepla alebo svetla. Ich rozdiel od druhého spočíva iba v dĺžkach zodpovedajúcich vĺn. Dĺžka svetelných vĺn sa meria v desaťtisícinách milimetra, zatiaľ čo dĺžka elektromagnetických vĺn vybudených vibrátormi sa vyjadruje v metroch. G. objavené javy poslúžili neskôr ako predmet výskumu mnohých fyzikov. Vo všeobecnosti sú závery G. týmito štúdiami plne potvrdené. Teraz už navyše vieme, že rýchlosť šírenia elektromagnetických vĺn, ako vyplýva z Maxwellovej teórie, sa mení spolu so zmenami prostredia, v ktorom sa takéto vlny šíria. Táto rýchlosť je nepriamo úmerná √K, kde TO takzvaná dielektrická konštanta daného média. Vieme, že pri šírení elektromagnetických vĺn pozdĺž vodičov dochádza k „utlmeniu elektrických kmitov“, že pri odraze elektrických lúčov sa ich „napätie“ riadi zákonmi danými Fresnelom pre svetelné lúče atď.
Už dlho sa zistilo, že ak oceľovú ihlu obalíte drôtom a vybijete Leydenskú nádobu cez tento drôt, potom severný pól nie je vždy dosiahnutý na konci ihly, kde by sa dal očakávať v smere vybíjacieho prúdu. a podla pravidla... Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron
Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron
E. sa nazýva niečo obsiahnuté v tele, čo tomuto telu dodáva zvláštne vlastnosti, spôsobuje v ňom schopnosť mechanicky pôsobiť na niektoré iné telesá, priťahovať ich alebo za určitých podmienok odpudzovať, a tiež v tomto tele samotnom spôsobuje ... Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron
Michael Faraday pomenoval telesá, ktoré nevedú alebo inak zle vedú elektrický prúd, ako je vzduch, sklo, rôzne živice, síra atď. Takéto telesá sa nazývajú aj izolanty. Pred Faradayovým výskumom, ktorý sa uskutočnil v roku 30 ... ... Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron
Počas vybíjania akéhokoľvek elektrifikovaného telesa, kondenzátora, Leydenskej nádoby alebo batérie pozostávajúcej z niekoľkých takýchto nádob má elektrický prúd, ktorý je vo vodiči, cez ktorý sa vytvára výboj, úplne jednoznačný ... ... Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron
- (Hertz) slávny Nemec. fyzik; rod. v roku 1857, vzdelanie v Berlíne a Mníchove, bol asistentom Helmholtza; v roku 1883 priv. Doc. v teoretickej fyzike v Kieli, v roku 1885 ako profesor na Vyššej technickej škole v Karlsruhe; od roku 1889.... Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron
- (fyzické) extrémne tenké, mierne husté a preto nepodliehajúce vnímateľnej príťažlivosti, hypotetické typy hmoty; kalorické (caloricum), elektrina, magnetizmus, svetelná hmota, éter boli predtým považované za látky ako kvapaliny ... ... Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron
V závislosti od skupiny javov, na pochopenie a systematizáciu ktorých sa predpokladá existencia príťažlivých a odpudivých síl, tieto posledné získavajú iný názov, ako: P. gravitačné sily, elektrické, magnetické a ... .. . Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron
Príťažlivosť a odpudivosť V závislosti od skupiny javov, na pochopenie a systematizáciu ktorých sa predpokladá existencia príťažlivých a odpudivých síl, tieto posledné získavajú iný názov, ako: P. gravitačné sily, ... ... Wikipedia
: Nemecko - Choď . Zdroj: zväzok VIIIa (1893): Nemecko - Guo, s. 559-563 ( index) Iné zdroje: MESBE :
Hertzove skúsenosti.- Teória elektrických a magnetických javov, vytvorená prácami najlepších matematikov prvej polovice tohto storočia a donedávna akceptovaná takmer všetkými vedcami, v podstate pripúšťala existenciu špeciálnych beztiažových elektrických a magnetických tekutín, ktoré majú vlastnosť pôsobenia na diaľku. Princíp Newtonovej doktríny univerzálnej gravitácie - "actio in distans" - zostal vedúcim v doktríne elektriny a magnetizmu. Ale už v 30. rokoch geniálny Faraday opúšťa otázku subjektov elektriny a magnetizmu s ohľadom na ich vonkajšie pôsobenie vyjadril úplne iné myšlienky. Príťažlivosť a odpudzovanie elektrifikovaných telies, elektrifikácia vplyvom, interakcia magnetov a prúdov a napokon javy indukcie podľa Faradaya nie sú prejavmi priamo na diaľku vlastností elektrických a magnetických tekutín, ale iba dôsledky zvláštnych zmien stavu média, v ktorom sa nachádzajú, sa zjavne navzájom priamo ovplyvňujú elektrické náboje, magnety alebo vodiče s prúdmi. Pretože všetky takéto akcie sú rovnako pozorované vo vákuu, ako aj v priestore naplnenom vzduchom alebo inou hmotou, potom v zmenách spôsobených procesmi elektrifikácie a magnetizácie vo vzduchu Faraday videl príčinu týchto javov. Teda tak, ako vznikom zvláštnych vibrácií éteru a prenosom týchto vibrácií z častice na časticu, svetelný zdroj osvetľuje nejaký objekt, ktorý je od neho vzdialený, tak v tomto prípade len zvláštnymi poruchami v médiu toho istého éteru a prenosom týchto porúch z vrstvy sa všetky elektrické, magnetické a elektromagnetické akcie šíria do vrstvy v priestore. Táto myšlienka bola vedúcou v celom Faradayovom výskume; bola to ona, ktorá ho predovšetkým priviedla ku všetkým jeho slávnym objavom. Ale Faradayovo učenie nebolo čoskoro a nebolo ľahké upevniť vo vede. Desiatky rokov, počas ktorých stihli ním objavené javy prejsť tým najdôkladnejším a najpodrobnejším štúdiom, boli Faradayove hlavné myšlienky buď ignorované, alebo priamo považované za málo presvedčivé a nepreukázané. Až v druhej polovici šesťdesiatych rokov sa objavil talentovaný Faradayov nasledovník, ktorý zomrel tak skoro, Clerk Maxwell, ktorý interpretoval a rozvíjal Faradayovu teóriu, čím jej dal prísne matematický charakter. Maxwell dokázal nevyhnutnosť existencie konečnej rýchlosti, s ktorou sa prenos pôsobenia elektrického prúdu alebo magnetu uskutočňuje cez stredné médium. Táto rýchlosť by sa podľa Maxwella mala rovnať rýchlosti, ktorou sa svetlo šíri v uvažovanom médiu. Médium podieľajúce sa na prenose elektrických a magnetických dejov nemôže byť iné ako ten istý éter, ktorý pripúšťa teória svetla a sálavého tepla. Proces šírenia elektrických a magnetických dejov v priestore musí byť kvalitatívne rovnaký ako proces šírenia svetelných lúčov. Všetky zákony týkajúce sa svetelných lúčov sú celkom použiteľné elektrické lúče. Samotný fenomén svetla je podľa Maxwella elektrickým javom. Lúč svetla je séria elektrických porúch, veľmi malých elektrických prúdov, postupne excitovaných v éteri média. Aká je zmena prostredia pod vplyvom elektrifikácie telesa, magnetizácie železa alebo vzniku prúdu v cievke - stále nie je známe. Maxwellova teória zatiaľ neumožňuje jasne prezentovať samotnú povahu deformácií, ktoré predpokladá. Isté je len to akúkoľvek zmenu deformácia média v ňom produkovaného pod vplyvom elektrifikácie telies je sprevádzaná objavením sa magnetických javov v tomto médiu a naopak, akúkoľvek zmenu v prostredí deformácií, ktoré sa v ňom prejavili pod vplyvom nejakého magnetického procesu, je sprevádzané budením elektrických dejov. Ak v ktoromkoľvek bode média deformovaného elektrifikáciou nejakého telesa je pozorovaná elektrická sila v určitom smere, teda veľmi malá zelektrizovaná gulička umiestnená na danom mieste sa bude pohybovať týmto smerom, potom pri akomkoľvek zvýšení alebo znížení deformácia média spolu so zvýšením alebo znížením elektrickej sily v danom bode sa v ňom objaví magnetická sila v smere kolmom na elektrickú silu - tu umiestnený magnetický pól dostane tlak v smere kolmom na elektrickú silu. Toto je dôsledok, ktorý vyplýva z Maxwellovej teórie elektriny. Napriek enormnému záujmu o učenie Faradaya-Maxwella sa mnohí stretli s pochybnosťami. Z tejto teórie vyplývali príliš odvážne zovšeobecnenia! G. experimenty (Heinrich Hertz), uskutočnené v roku 1888, napokon potvrdili správnosť Maxwellovej teórie. G. sa takpovediac podarilo zrealizovať Maxwellove matematické vzorce, v podstate sa mu podarilo dokázať možnosť existencie elektrických, či správne elektromagnetických lúčov. Ako už bolo poznamenané, podľa Maxwellovej teórie je šírenie svetelného lúča v podstate šírením elektrických porúch, ktoré sa postupne vytvárajú v éteri a rýchlo menia svoj smer. Smer, v ktorom sú takéto poruchy, takéto deformácie, podľa Maxwella vybudené, je kolmý na samotný svetelný lúč. Z toho je zrejmé, že priame budenie v akomkoľvek telese elektrickými prúdmi, ktoré sa veľmi rýchlo menia v smere, teda budenie vo vodiči elektrickými prúdmi striedavého smeru a veľmi krátkeho trvania, by malo v éteri obklopujúcom tento vodič spôsobiť zodpovedajúce elektrické poruchy, ktoré sa rýchlo menia vo svojom smere, t.j. mali by spôsobiť jav, ktorý je kvalitatívne celkom podobný tomu, čo je lúč svetla. Ale už dlho je známe, že keď sa elektrifikované teleso alebo Leydenská nádoba vybíja vo vodiči, cez ktorý dochádza k výboju, vytvára sa striedavo celý rad elektrických prúdov v jednom alebo druhom smere. Vybíjané teleso nestráca okamžite elektrinu, naopak, počas vybíjania sa niekoľkokrát dobíja tým či oným znakom elektriny. Postupné náboje objavujúce sa na tele sa zmenšujú len kúsok po kúsku. Takéto hodnosti sa nazývajú vibračné. Trvanie existencie dvoch po sebe nasledujúcich elektrických prúdov s takýmto výbojom vo vodiči, t.j. elektrické vibrácie, alebo inak, časový interval medzi dvoma momentmi, v ktorých vybíjacie teleso dostane najväčšie po sebe idúce náboje, ktoré sa na ňom objavia, možno vypočítať z tvaru a rozmerov vybíjacieho telesa a vodiča, cez ktorý k takémuto výboju dochádza. Podľa teórie toto trvanie elektrických kmitov (T) vyjadrené vzorcom:
T = 2 π L C . (\displaystyle T=2\pi (\sqrt (LC)).)
Tu S znamenať elektrická kapacita vybíjacie teleso a L - koeficient samoindukcie vodič, cez ktorý dochádza k výboju (pozri). Obe hodnoty sú vyjadrené podľa rovnakého systému absolútnych jednotiek. Pri použití obyčajnej Leydenskej plechovky, ktorá sa vybíja cez drôt spájajúci jej dve výstelky, trvanie elektrických kmitov, t.j. T, definované v 100 a dokonca 10 tisícinách sekundy. G. vo svojich prvých pokusoch elektrizoval rozdielne dve kovové guľôčky (priemer 30 cm) a nechal ich vybiť cez krátku a dosť hrubú medenú tyč, prerezanú v strede, kde sa medzi dvoma guľôčkami, ktoré boli namontované, vytvorila elektrická iskra. na koncoch dvoch polovíc tyče oproti sebe. Obr. 1 je znázornená schéma G. experimentov (priemer tyče 0,5 cm, priemer gule b a b′ 3 cm, medzera medzi týmito loptičkami je asi 0,75 cm a vzdialenosť medzi stredmi loptičiek S v S' rovná sa 1 m). Následne G. namiesto gúľ použil štvorcové plechy (40 cm na každej strane), ktoré boli umiestnené v jednej rovine. Nakladanie takýchto loptičiek alebo plechov sa uskutočňovalo pomocou aktívnej Ruhmkorffovej cievky. Guľôčky alebo plechy boli nabíjané mnohokrát za sekundu z cievky a potom vybíjané cez medenú tyč umiestnenú medzi nimi s vytvorením elektrickej iskry v medzere medzi dvoma guličkami. b a b′. Trvanie elektrických kmitov vybudených v tomto prípade v medenej tyči prekročilo o niečo málo 100 tisícin sekundy. Pri ďalších pokusoch, keď G. použil namiesto plechov, na ktorých boli pripevnené polovice medenej tyče, krátke hrubé valce s guľovitými koncami, medzi ktorými preskočila iskra, dostával G. elektrické vibrácie, ktorých trvanie bolo len asi tisícmilióntina. druhý. Taký pár guličiek, plátov alebo valcov, napr vibrátor, ako to nazýva G., je to z pohľadu Maxwellovej teórie centrum, ktoré šíri elektromagnetické lúče v priestore, teda vybudí elektromagnetické vlnenie v éteri, tak ako každý svetelný zdroj, ktorý okolo seba vybudí svetelné vlny. Takéto elektromagnetické lúče alebo elektromagnetické vlny však nie sú schopné pôsobiť na ľudské oko. Iba v prípade, že doba trvania každého elektr. oscilácia by dosiahla len jednu 392-miliardtinu sekundy, oko pozorovateľa by tieto oscilácie zapôsobili a pozorovateľ by videl elektromagnetický lúč. Ale na dosiahnutie takejto rýchlosti elektrických kmitov je to nevyhnutné vibrátor, veľkosťou zodpovedajú fyzikálnym časticiam. Na detekciu elektromagnetických lúčov sú teda potrebné špeciálne prostriedky, podľa trefného vyjadrenia W. Thomsona (dnes lorda Kelvina) je potrebné špeciálne „elektrické oko“. Takéto „elektrické oko“ usporiadal najjednoduchším spôsobom G. Predstavte si, že v určitej vzdialenosti od vibrátora je ďalší vodič. Poruchy v éteri, vybudené vibrátorom, by sa mali prejaviť v stave tohto vodiča. Tento vodič bude vystavený postupnému sledu impulzov, ktoré v ňom budú mať tendenciu vybudiť niečo podobné tomu, čo spôsobilo takéto poruchy v éteri, tj má tendenciu vytvárať v ňom elektrické prúdy, meniace smer podľa rýchlosti elektrických oscilácií v éteri. samotný vibrátor. Ale impulzy, ktoré sa striedajú za sebou, sú schopné prispievať k sebe iba vtedy, keď sú úplne rytmické s elektrickými pohybmi, ktoré skutočne spôsobujú v takomto vodiči. Veď len jednohlasne sa naladená struna môže dostať do citeľného chvenia od zvuku vydávaného inou strunou, a teda môže byť samostatným zdrojom zvuku. Takže vodič musí takpovediac elektricky rezonovať s vibrátorom. Tak ako je struna danej dĺžky a napätia schopná prejsť nárazom do kmitov známych z hľadiska rýchlosti, tak v každom vodiči z elektrického impulzu môžu vzniknúť iba elektrické kmity s celkom určitými periódami. Ohnutím medeného drôtu primeraných rozmerov do tvaru kruhu alebo obdĺžnika, pričom medzi koncami drôtu s ukradnutými malými guľôčkami zostane len malá medzera (obr. 2), ku ktorým sa dalo približovať alebo vzďaľovať. druhý pomocou skrutky dostal G., ako pomenoval, rezonátor jeho vibrátor (pri väčšine svojich experimentov, keď ako vibrátor slúžili spomínané gule alebo plechy, použil G. ako rezonátor medený drôt s priemerom 0,2 cm, ohnutý do tvaru kruhu s priemerom 35 cm). Pre vibrátor vyrobený z krátkych hrubých valcov bol rezonátorom podobný kruh z drôtu, 0,1 cm hrubý a 7,5 cm v priemere. Dva rovné drôty, priemer 0,5 cm. a 50 cm dlhé, umiestnené jeden na pokračovaní druhého so vzdialenosťou medzi ich koncami 5 cm; z oboch koncov týchto drôtov smerujúcich k sebe sa kolmo na smer drôtov vytiahnu dva ďalšie rovnobežné drôty s priemerom 0,1 cm. a 15 cm na dĺžku, ktoré sú pripevnené na guľôčky iskier. Bez ohľadu na to, aké slabé sú jednotlivé impulzy z porúch vyskytujúcich sa v éteri pod vplyvom vibrátora, napriek tomu, že sa navzájom podieľajú na činnosti, sú schopné vybudiť už viditeľné elektrické prúdy v rezonátore, ktoré sa prejavujú tvorbou iskra medzi guľôčkami rezonátora. Tieto iskry sú veľmi malé (dosiahli 0,001 cm), ale úplne postačujú na to, aby boli kritériom pre vybudenie elektrických kmitov v rezonátore a svojou veľkosťou slúžili ako indikátor stupňa elektrického rušenia oboch. rezonátor a éter, ktorý ho obklopuje. 
Prostredníctvom pozorovania iskier objavujúcich sa v takomto rezonátore Hertz tiež skúmal v rôznych vzdialenostiach a v rôznych smeroch priestor okolo vibrátora. Ak ponecháme bokom tieto experimenty G. a výsledky, ktoré ním získal, prejdime k štúdiám, ktoré potvrdili existenciu konečný rýchlosť šírenia elektrických dejov. Na jednu zo stien miestnosti, v ktorej sa experimenty robili, bola pripevnená veľká obrazovka zo zinkových plechov. Tento štít bol spojený so zemou. Doskový vibrátor bol umiestnený vo vzdialenosti 13 metrov od sita tak, že roviny jeho dosiek boli rovnobežné s rovinou sita a stred medzi guľôčkami vibrátora bol oproti stredu sita. Ak vibrátor počas svojej činnosti periodicky vyvoláva elektrické poruchy v okolitom éteri a ak sa tieto poruchy šíria v médiu nie okamžite, ale určitou rýchlosťou, potom po dosiahnutí obrazovky a odraze späť od nej vznikajú ako zvukové a svetelné poruchy. tieto poruchy spolu s tými, ktoré sú vysielané na sito vibrátorom, vytvárajú v éteri, v priestore medzi sitom a vibrátorom, stav podobný tomu, ktorý nastáva za podobných podmienok v dôsledku rušenia protiľahlých vĺn, tj v tomto priestore budú mať poruchy charakter "stojaté vlny"(pozri Vlny). Stav éteru na miestach zodpovedajúcich "uzly" a "antínódy" takéto vlny by sa, samozrejme, mali výrazne líšiť. G. umiestnil svoj rezonátor do roviny rovnobežnej so sitom tak, aby jeho stred bol na priamke vedenej od stredu medzi vibračnými guľôčkami kolmými na rovinu sita. pri rôznych vzdialenostiach rezonátora od obrazovky majú iskry v ňom veľmi rozdielnu dĺžku. V blízkosti samotnej obrazovky nie sú v rezonátore pozorované takmer žiadne iskry, a to aj vo vzdialenostiach 4,1 a 8,5 m a 10,8 m. G. z jeho experimentov vyvodil, že v priemere 4,5 m od seba oddeľuje tie polohy rezonátora, v ktorých javy v ňom pozorované, tj iskry, sa ukážu byť takmer rovnaké. G. získal presne to isté v inej polohe roviny rezonátora, keď táto rovina bola kolmá na sito a prechádzala normálnou čiarou vedenou na sito zo stredu medzi guľôčkami vibrátora a keď os symetrie rezonátor (t.j. jeho priemer prechádzajúci stredom medzi jeho guľôčkami) bol rovnobežný s touto normálou. Iba v tejto polohe roviny rezonátora maximá iskry v ňom boli získané tam, kde v predchádzajúcej polohe rezonátora minimá, a späť. Takže 4,5 m zodpovedá dĺžke "stojaté elektromagnetické vlny", vznikajúce medzi sitom a vibrátorom v priestore naplnenom vzduchom (opačné javy pozorované v rezonátore v jeho dvoch polohách, tj maximá iskier v jednej polohe a minimá v druhej, sú plne vysvetlené tým, že v jednej polohe sú v ňom vybudené elektrické kmity rezonátora elektrické sily, tzv. elektrické deformácie v éteri, v inej polohe sú spôsobené následkom vzniku magnetické sily, teda vzrušený magnetické deformácie).
Po dĺžke „stojatej vlny“ (l) a podľa času (T)čo zodpovedá jednej plnej elektrickej oscilácii vo vibrátore, na základe teórie vzniku periodických (vlnových) porúch je ľahké určiť rýchlosť (v) s ktorými sa takéto poruchy prenášajú vzduchom. Táto rýchlosť v = 2 l T . (\displaystyle v=(\frac (2l)(T)).) V G. experimentoch: l= 4,5 m, T= 0,000000028″. Odtiaľ v\u003d 320 000 (približne) km za sekundu, t.j. veľmi blízko rýchlosti šírenia svetla vo vzduchu. G. skúmal šírenie elektrických kmitov vo vodičoch, teda v drôtoch. Na tento účel sa paralelne s jednou vibračnou doskou umiestnila izolovaná podobná medená doska, z ktorej vybiehal dlhý vodorovne natiahnutý drôt (obr. 3). V tomto drôte sa v dôsledku odrazu elektrických vibrácií od jeho izolovaného konca vytvorili aj „stojaté vlny“, ktorých rozloženie „uzlov“ a „antínód“ pozdĺž drôtu G. nachádzalo pomocou rezonátora. G. z týchto pozorovaní odvodil pre rýchlosť šírenia elektrických kmitov v drôte hodnotu rovnajúcu sa 200 000 km za sekundu. Ale táto definícia nie je správna. Podľa Maxwellovej teórie by v tomto prípade mala byť rýchlosť rovnaká ako pri vzduchu, teda mala by sa rovnať rýchlosti svetla vo vzduchu. (300 000 km za sekundu). Experimenty uskutočnené po G. inými pozorovateľmi potvrdili pozíciu Maxwellovej teórie.
So zdrojom elektromagnetických vĺn, vibrátorom a prostriedkom na detekciu takýchto vĺn, rezonátorom, G. dokázal, že takéto vlny, podobne ako svetelné vlny, podliehajú odrazom a lomu a že elektrické poruchy v týchto vlnách sú kolmé na smer ich šírenia, teda objavené polarizácia v elektrických lúčoch. Za týmto účelom umiestnil vibrátor, poskytujúci veľmi rýchle elektrické oscilácie (vibrátor dvoch krátkych valcov), do ohniska parabolického valcového zrkadla vyrobeného zo zinku, do ohniska iného podobného zrkadla umiestnil rezonátor, ako je popísané vyššie, z dvoch priamych drôtov. Nasmerovaním elektromagnetických vĺn z prvého zrkadla na plochú kovovú obrazovku G. pomocou iného zrkadla dokázal určiť zákony odrazu elektrických vĺn a prinútil tieto vlny prejsť cez veľký hranol vyrobený z asfaltu a určil ich lom. Zákony odrazu a lomu sa ukázali byť rovnaké ako pre svetelné vlny. Pomocou tých istých zrkadiel G. dokázal, že elektrické lúče polarizované, keď boli osi dvoch zrkadiel umiestnených oproti sebe rovnobežné, pri pôsobení vibrátora sa v rezonátore pozorovali iskry. Keď sa jedno zo zrkadiel otočilo okolo smeru lúčov o 90°, t. j. osi zrkadiel medzi sebou zvierali pravý uhol, zmizla akákoľvek stopa po iskrách v rezonátore.
Takto G. experimenty dokázali správnosť Maxwellovej pozície. Vibrátor G. ako zdroj svetla vyžaruje do okolitého priestoru energiu, ktorá sa prostredníctvom elektromagnetických lúčov prenáša na všetko, čo je schopné ju pohltiť, čím túto energiu premieňa na inú formu prístupnú našim zmyslom. Elektromagnetické lúče sú svojou kvalitou veľmi podobné lúčom tepla alebo svetla. Ich rozdiel od druhého spočíva iba v dĺžkach zodpovedajúcich vĺn. Dĺžka svetelných vĺn sa meria v desaťtisícinách milimetra, zatiaľ čo dĺžka elektromagnetických vĺn vybudených vibrátormi sa vyjadruje v metroch. G. objavené javy poslúžili neskôr ako predmet výskumu mnohých fyzikov. Vo všeobecnosti sú závery G. týmito štúdiami plne potvrdené. Teraz už navyše vieme, že rýchlosť šírenia elektromagnetických vĺn, ako vyplýva z Maxwellovej teórie, sa mení spolu so zmenami prostredia, v ktorom sa takéto vlny šíria. Táto rýchlosť je nepriamo úmerná K , (\displaystyle (\sqrt (K)),) kde K takzvaná dielektrická konštanta daného média. Vieme, že keď sa elektromagnetické vlny šíria pozdĺž vodičov, elektrické oscilácie sú „utlmené“, že keď sa elektrické lúče odrazia, ich „napätie“ sa riadi zákonmi danými Fresnelom pre lúče svetla atď. G. články týkajúce sa tohto javu posudzované, zhromaždené spolu, teraz publikované pod názvom: H. Hertz, "Untersuchungen über die Ausbreitung der elektrischen Kraft" (Lpts., 1892).
Existencia diskrétnych energetické hladiny atóm potvrdzuje skúsenosť Franka a Hertza. Nemeckí vedci James Frank a Gustav Hertz za experimentálne štúdie diskrétnosti prijatých energetických hladín nobelová cena v roku 1925
Pri pokusoch bola použitá trubica (obr. 6.9) naplnená parami ortuti pod tlakom R≈ 1 mmHg čl. a tri elektródy: katóda, mriežka a anóda.
Elektróny boli zrýchlené potenciálnym rozdielom U medzi katódou a mriežkou. Tento potenciálny rozdiel je možné zmeniť pomocou potenciometra P. Spomaľovacie pole 0,5 V medzi mriežkou a anódou (metóda retardačného potenciálu).
Bola stanovená závislosť prúdu cez galvanometer G z potenciálneho rozdielu medzi katódou a mriežkou U. Závislosť znázornená na obr. 1 bola získaná v experimente. 6.10. Tu U= 4,86 V - zodpovedá prvému budiacemu potenciálu.
Podľa Bohrovej teórie môže každý z atómov ortuti prijať len veľmi určitú energiu, ktorá prechádza do jedného z excitovaných stavov. Preto, ak v atómoch skutočne existujú stacionárne stavy, potom elektróny zrážajúce sa s atómami ortuti musia stratiť energiu diskrétne , určité časti , rovný energetickému rozdielu zodpovedajúceho stacionárne stavy atóm.
Zo skúseností vyplýva, že so zvýšením akceleračného potenciálu až na 4,86 V sa anódový prúd zvyšuje monotónne, jeho hodnota prechádza maximom (4,86 V), potom prudko klesá a opäť stúpa. Ďalšie maximá sú pozorované pri a .
Najbližší k zemi, nevybudený stav atómu ortuti je excitovaný stav, ktorý je na energetickej stupnici od seba vzdialený 4,86 V. Pokiaľ je potenciálny rozdiel medzi katódou a mriežkou menší ako 4,86 V, elektróny sa stretávajú s ortuťou atómy na svojej ceste zažívajú s nimi iba elastické zrážky. Pri = 4,86 eV sa energia elektrónu stáva dostatočnou na to, aby spôsobila nepružný náraz, pri ktorom elektrón dáva atómu ortuti všetko Kinetická energia , vzrušujúce prechod jedného z elektrónov atómu z normálneho stavu do excitovaného stavu. Elektróny, ktoré stratili svoju kinetickú energiu, už nebudú môcť prekonať spomaľovací potenciál a dostať sa k anóde. To vysvetľuje prudký pokles anódového prúdu pri = 4,86 eV. Pri energetických hodnotách, ktoré sú násobky 4,86, môžu elektróny zažiť 2, 3, ... nepružné kolízie s atómami ortuti. Zároveň úplne stratia energiu a nedostanú sa k anóde, t.j. dochádza k prudkému poklesu anódového prúdu.
Skúsenosti to teda ukázali elektróny prenášajú svoju energiu na atómy ortuti v dávkach a 4,86 eV je najmenšia možná časť, ktorá môže byť absorbovaná atómom ortuti v stave základnej energie. V dôsledku toho Bohrova myšlienka existencie stacionárnych stavov v atómoch vynikajúco obstála v skúške experimentu.
Atómy ortuti, ktoré dostali energiu pri zrážke s elektrónmi, prechádzajú do excitovaného stavu a musia sa vrátiť do základného stavu, pričom podľa druhého Bohrovho postulátu vyžarujú kvantá svetla s frekvenciou . Autor: známa hodnota môžete vypočítať vlnovú dĺžku svetelného kvanta: . Ak je teda teória správna, potom atómy ortuti bombardované elektrónmi s energiou 4,86 eV by mali byť zdrojom ultrafialového žiarenia s , čo sa vlastne pri pokusoch zistilo.