Г.С. Ландсберг - Элементарный учебник физики (том 3). Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика (1120574), страница 30
Текст из файла (страница 30)
!32 изображена постановка опыта для получения с т о я ч е й электромагнитной волны. Плоский метал- 155 лический экран ставится против рефлектора излучающего вибратора так, чтобы отраженная волна распространялась навстречу падающей. Если теперь на пути от рефлектора к экрану перемещать приемный вибратор, то ток в гальванометре будет поочередно то увеличиваться (пучности), то уменьшаться (узлы). Рис. 132. Образование стоячей злектромап|нтной волны Расстояние между двумя соседними пучностями или двумя соседними узламн равно, как мы знаем, Х,'2 6 47).
Если нам заранее известна частота т колебаний генератора, то, измерив указанным путем Х, мы можем по формуле с= ).т найти скорость с распространения электромагнитной волны в воздухе. При самых точных измерениях такого рода она оказывается совпадающей со скоростью света. В описанном опыте остался пока невыясненным вопрос о том, к а к и е пучности н узлы регистрирует приемный вибратор — колебаний электрического поля или колебаний магнитного поля. Ответ мы получим в следующем разделе. )топеречнооть злектрожагнитных волн.
Радиопеленгация. Оставаясь на каком-то неизменном расстоянии от ый Тока кем Ток есмь Рис. 133. Наиболее сильный ток в индикаторе возникает только при вертикальном расположении приемного вибратора. При любом гори- зонтальном положении вибратора тока нет вертикального излучающего вибратора, повернем приемный вибратор из вертикального в л юбое горизонтальное положение. Мы увидим, что ток в индикаторе приемника падает при этом до нуля (рис. 133).
Объяснить это можно только тем, что электрическоеполе приходящей волны имеет вертикальное направление. Действительно, такое поле может перемещать заряды (вызывать ток) вдоль приемного вибратора, когда он вертикален, и не может этого делать, когда он горизонтален. Отсюда следует, что в описанном выше опыте со стоячей волной приемный вибратор выявлял узлы и пучностн электрического поля. Повторим такой же опыт, как на рпс.
1ЗЗ, но возьмем вместо приемного вибратора и р о в о л о ч н ы й в и т о к, При этом получается следующее. Когда виток расположен в вертикальной плоскости, проходящей через излучающий вибратор, ток в нем есть. Но при всяком повороте витка на 90' от указанной плоскости ток в нем исчезает (рис. 134), Ток еогоь Така иеог Рнс. 134. Наиболее сидьный ток в приемном витке получаетси при его расположении, показанном слева. В днух других изображенных поло- жениих тока нет Мы знаем, что ток в витке (или катушке) наводится переменным магнитным полем только в том случае, если это поле п р о н и з ы в а е т виток. Следовательно, отсутствие тока при расположениях витка, показанных на рис. 134 посередине и справа, объясняется тем, что магнитное поле приходящей волны направлено горизонтально и перпендикулярно к направленгио излучения, Действительно, при этом оно пронизывает виток в первом положении и не пронизывает в двух других.
Мы приходим, таким образом, к выводу, что напряженность Е и индукйия В электрического и магнипгного полей в волне перпендикулярны друг к другу и к направлениго распространения волньг (рис. 135); при этом направление Е совпадает с направлением вибратора, а вектор В лежит в плоскости, перпендикулярной к вибратору, Нами исследован здесь случай вертикального вибратора и горизонтального направления распространения волны. Исследование любых других направлений распространения .! 5? показывает, что для всякого из них остается справедливым аналогичное расположение векторов Е и В: !) оба они перпендикулярны к направлению распространения, а значит, и колебания их происходят перпендикулярно к этому направлению, т. е.
электромагнитная волна и о и е р е чн а; 2) вектор Е лежит в плоскостях, проходящих через Нссаазленое остосмраяелпл Рис. !35. Расположение векторов электрического и магнитного полей при вертикальном излучателе для волн, распространяю авхся в горизонтальном направлении излучающий вибратор, а вектор  — перпендикулярно к этим плоскостям (рис. 136). Поперечность колебаний является совершенно общим свойством всякой электро магнитной волны, не зависящим ни от выбора направления распространения, ни от характера излучателя. Таким же общим свойством является и Рнс.
!36. Злектромагнитная волна поперечна взаимная перпендикилярность полей Е и В в электромагнитной волне. Мы еще вернемся к этому вопросу при изучении световых волн. Возвращаясь к рис. 136, можно заметить следующее; если мы установили направления электрического и магнитного полей Е и В, то мы найдем тем самым и а п р а вл е н и е, по которому приходит волна. Другимк словами, !% мы узнаем направление на излучатель волны из места, где производится прием. Направление электрического поля почти для всех применяемых в технике антенн вертикально.
установить же направление магнитного поля можно с помощью приемного витка (илн катушки из нескольких витков — так называемой рамочной антенны). На этом основана радиопеленгация — определение направления из данного пункта на прнниигаемую радиостанцию.
Рис. 137 изображает переносный радиопеленгатор— Рис. 138. Пеленгация радиопередатчика иа двух точек определяет его положение Рнс. 137. Внешний вид переносного радиопелен- гатора приемник, снабженный рамочной антенной, которую можно поворачивать вокруг вертикальной оси. Такую антенну нетрудно изготовить собственными силами. Присоединив ее к обычному широковегцательному ламповому приемнику (клеммы «антенна» и «земля>), можно произвести пеленгацию мощных радиостанций. Обычно при пеленгации рамочную антенну поворачивают в такое положение, при котором интенсивность приема проходит через нуль (это точнее, чем установка на м а к с им а л ь н у ю интенсивность).
При таком положении нндукция В магнитного поля волны лежит в плоскости антенны, а значит, направление на радиостанцию — это прямая, перпендикулярная к плоскости антенны. Прибор не указывает, по какую сторону от антенны находится на этой прямой пеленгуемая станция, но обычно это известно заранее. Если направление на радиостанцию (пеленг) определено нз двух пунктов, расстояние между которыми известно (А и В на рис. 138), то, построив по известной стороне АВ и двум углам треугольник, можно з а с е ч ь радиостанцию, т.
е. определить ее местонахождение. Принцип, положенный в основу пеленгации, используется и для целей радионавигации — вождения кораблей н самолетов по определенному направлению, заданному специальными передатчиками (радиомаяками). На корабле или самолете ставится при этом специальный приемник с рамочной антенной — радиоканале, показывающий отклонения от требуемого курса. Иногда сигналы, принимаемые радиокомпасом, используются для управления рулевыми механизмами, т.
е. осуществляется автоматическое сохранение заданного курса (автопилот). 5 60. Изобретение радио Поповым. Мы уже говорили о том, как в опытах с электромагнитными волнами была подтверждена теория Максвелла. Опыты Герца быстро стали известны ученым всего мира; возникла мысль об использовании электромагнитных волн для связи и даже для передачи энергии без проводов. Однако никто не указал практических путей для осуществления этой идеи. Сам Герц, находясь под впечатлением исключительно слабого действия волн в его опытах, по-видимому, сомневался в возможности использования этих волн для связи.
Таково было положение дела к началу работ русского физика и электротехника Александра Степановича Попова (1859 †19). Начав с повторения опытов Герца, Попов усовершенствовал приборы и уже через год (в 1889 г.) добился того, что искры вега приемных резонаторах были хорошо видны большой аудитории без специального затемнения помещения. Очень скоро Попову стало ясно, что для практического использования электромагнитных волн надо в первую очередь создать чувствительный и удобный приемник. К 1894 г. Попов построил такой приемник, причем основные принципиальные особенности его устройства сохранились и в современной приемной аппаратуре. Что же представлял собой первый приемник Попова, и как ои работал? Лля увеличения чувствительности приемника Попов использовал явление резонанса. Крупной заслугой Попова является изобретение высоко поднятой приеиной антенны, которая значительно увеличивает дальность действия приемника и применяется в любой радиоприемной станции и поныне.
Вторая существенная особенность приемника Попова связана со способом регистрации волн. Для этой цели По- пов применил не искру, а специальный прибор — коггрер, незадолго до этого изобретенный Бранли и применявшийся для лабораторных опытов. Когерер устроен следующим об. разом. В стеклянной трубке помещены мелкие металлические опилки; в оба копна трубки введены провода, соприкасающиеся с опилками. В обычных условиях электрическое сопротивление между отдельными опилками сравнительно велико, так что и весь когерер обладает большим сопротивлением. Злектромзгнитная волна, создавая в цепи когерера переменный ток высокой частоты, приводит к тому, что между опилками проскакивактт мел ьч ай ш не искорки, которые свари вают опилки между собой.
В результате сопротиглепие когерера резко уменыцается. Чтобы вернуть когереру большое сопротивление и чувствительность к электромагнитным волнам, его необходимо встряхнуть. 11опов включил когерер в цепь, содержащую батарею и телеграфное реле (рис. 139). До прихода электромагнитной волны сопротивление когерера велико, ток через него и через реле идет очень слабый и якорь реле не притянут к нижнему электромагниту.
С появлением электромагнитной волны сопротивле- Зйокок ', ние когерера падает,ток сильзкк~,, Ф но возрастает и якорь реле ';, д/ притягивается к электромагниту. Тем самым замыкается контакт С, подключая к бата- ву~д „,,' е .т о рее обыкновенный электрический звонок. Молоточек звонка ударяет по колокольчику (нли записывает отброс на движущейся бумажной ленте), сигнализируя о приходе волны. Тотчас же при своем обРатном ходе молоточек уда- Рис. !39.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
