In diesem Vortrag geht es um drei elektromagnetische
Wellen. Diese Wellen sind enorm
wichtig. Ich habe versucht, etwas über
ihre Natur in anderen Wellentypen zu sagen.
Wir kümmern uns um die Bewegung von
Materiewellen im Wasser, Schallwellen, bei denen
sich die Luft bewegt, oder Wellen an einem Seil oder
entlang In einer Feder
gibt es immer Materie, die sich bewegt.
Elektromagnetische Wellen sind völlig
unabhängig von Materie. Sie sind die Art
von Wellen, die existieren können, ohne dass
Materie vorhanden ist. Sie
erwärmen sich beispielsweise und das Licht der Sonne wird angezündet.
Magnetische Wellen kommen, obwohl sie vorhanden sind,
durch den leeren Raum Als Physiker
sind diese magnetischen Wellen fast die
Hälfte der Physik.
Jetzt hat Faraday intuitiv erkannt, dass
es solche Dinge geben muss, aber wenn man
eine sehr schwierige
elektrische Störung hätte, müsste sie
tatsächlich als Störung in Form einer Welle in den Weltraum geschickt werden, aber das war er nicht
mathematisch, er konnte es nicht in
Gleichungen umwandeln. Es war der große Mathematiker
Maxwell, der als Erster die richtigen
Gleichungen aufstellte und zeigte, dass
elektromagnetische Wellen, wenn es sie gäbe, sich mit
Lichtgeschwindigkeit bewegen würden.
Tatsächlich bewies er, dass Licht, dessen Geschwindigkeit
vorhanden war, vorhanden war bekanntermaßen aus elektromagnetischen
Wellen besteht, welche Natur sie haben. Ich möchte zunächst
versuchen, es zu erklären, indem ich Sie an
zwei sehr einfache Effekte erinnere. Der erste wird
durch Faradays Experiment zur
Induktion gezeigt. Hier habe ich eine Art Draht,
hier habe ich einen Magneten Nun ist der Effekt,
den wir zeigen, folgender: Wenn sich die
mit einem Magneten überführten Kraftlinien
über einen Punkt hinaus bewegen, erzeugen sie
ein elektrisches Feld. In diesem Fall
wird das elektrische Feld versuchen, das
Konto um diesen Draht herum zu treiben, wenn ich mich also bewege
Der Magnet wird in die Spule hinein oder aus der
Spule heraus abgelenkt. Dieser Emitter, der hier durch den Draht verbunden ist,
wird abgelenkt, wenn Sie die
Nadel jetzt rein, raus, raus beobachten.
Faradays Experiment. Beachten Sie jetzt einfach die
Natur dieses Effekts, wenn die
Kraftlinien negativ sind. Schneiden Sie die Drähte ab Auf diese
Weise ist die Kraft immer ein rechter
Winkel.
Das vierte elektrische Feld steht im rechten
Winkel zum sich ändernden Magnetfeld.
Das offensichtliche Experiment ist, dass wir jetzt
die elektrischen Ladungen und die
elektrischen Kraftlinien verschieben, indem wir
Elektronen dazu bringen, um diesen Draht herum zu laufen
Worte: Indem man dort einen Strom einschaltet, um zu
gewinnen, entsteht ein Magnetfeld im rechten
Winkel. Die Kraftlinien, die auf diese
Weise schneiden, erzeugen ein Gefühl auf diese Weise, wenn Mr. Coad
schaltet den Strom ein, wir
lassen effektiv Elektronen um
diese Spulen laufen, auf diese Weise schneiden sich die Kraftlinien
darüber hinaus, daher
wird auf diese Weise natürlich ein Magnetfeld im rechten Winkel erzeugt. Wir haben es als
und und so gestaltet, wenn der Strom fließt
Eingeschaltet wird ein ziemlich starker Magnet
und nimmt all diese Ballen auf. Das
ist die wesentliche Natur
dieser elektromagnetischen Wellen. Sie nehmen an, dass
dies die Antenne einer
Radiosenderstation ist. Der
Sender lässt Elektronen an
dieser Antenne auf und ab rasen, also Sie An
diesen Elektronen sind Kraftlinien befestigt, die auf
diese Weise auf und ab rasen. Auf diese Weise entsteht ein
Magnetfeld, so wie in diesem
Experiment das Magnetfeld ein
elektrisches Feld erzeugt, das wiederum ein Magnetfeld erzeugt,
und so weiter. Es entsteht eine Störung
im Weltraum, das Radio Die Station sendet
ihre Botschaft als elektromagnetische Wellen aus.
Hier ist eine andere Möglichkeit, es mit
Hilfe dieses kleinen Knopfs auszudrücken: Was habe ich
hier
eine Spule, in die ich einen
elektrischen Wechselstrom aus den Wellen leiten kann, der
sie in einen Magneten hin- und herbewegt?
50-mal pro Sekunde lässt das sich ändernde
Magnetfeld in dieser Spule einen
Strom in dieser Spule fließen. Beckerson Falls
50-mal das Signal, es gibt keine
Verbindung.
Juicy's ist ziemlich locker, seine Mary wird
durch das Magnetfeld gefädelt, das magnetisiert ist, dass es sich
dreht, hier Ströme fließen lässt, das
magnetisiert Da kommt der umgekehrt entgegengesetzte Draht
herum und so wird die Nachricht
weitergegeben, und wenn ich den Schalter an
diesem Ende einschalte, sehen Sie den Strom in
diesem Draht durch das Aufleuchten dieser kleinen Lampe
und Sie werden sehen, dass die Nachricht
an das andere Ende weitergeleitet wird und Diese Lampe
wird aufleuchten,
obwohl es absolut keine
Verbindung zwischen dem Ein und diesen
Ecken gibt.
Nun, ich habe Spulen und Eisen eingebaut,
weil ich möchte, dass die gesamte Energie hier
an diesem Ende gesammelt und diese
Lampe angezündet wird, aber wir könnten das wegnehmen Spule, wir
könnten den Arm wegnehmen, man kann ein
elektrisches Feld haben, ohne sich zu verändern,
ohne dass Elektronen in der Drahtspule laufen müssen,
man könnte ein magnetisches
Feld haben, ohne dass es tatsächlich eines gibt,
und da nehmen wir weg, dass
es gleichzeitig wahr ist, weil wir Wenn
hier ein sich veränderndes elektrisches Feld vorhanden ist,
geht es raus und wird dort
natürlich nur viel schwächer aufgenommen, um
in alle Richtungen im Raum auszuströmen, so dass
dann die wesentliche Natur einer
elektromagnetischen Welle vorliegt.
Ich werde hier ein Diagramm erstellen, das das
Ganze zeigt Hier ist der Bereich der elektromagnetischen Wellen, an
dem wir interessiert sind, und
er ist auf diese Weise dargestellt. Einer hier im
Diagramm bedeutet Wellen von einem Meter Länge und einer Länge von einem Meter,
und jedes dieser Intervalle erhöht sich um das Hundertfache, das
sind Wellen von hundert Metern Länge
10.000 Meter lang, eine Million Meter lang, in die
andere Richtung zu gehen, ist genau das Gegenteil,
wir gehen nach unten,
das ist ein Hundertstel Meter, ein
Zehntausendstel Meter,
genau hier unten, bis zu 1 Million Millionstel
Meter,
es ist eine enorme Spanne, die von 10 bis
zum Sechstel reicht 10 hoch minus 12 eine
Million Millionen Mal in diesem
Bereich, hier etwa
zehntausendtausendhundert Meter
lang, wir haben lange Wellen durch Funk
in dieser Region, hier sind das kürzere
Wellen und hier unten, wo man auf
etwa einen Zentimeter kommt, haben wir Wenn der sehr
hohe Frequenzbereich der Radiowellen
weiter vordringt, bekommen wir lautstarke
Infrarotstrahlen, Hitzewellen, die Wellen, deren
Wärme wir spüren, wenn wir in der Sonne stehen,
und wenn wir auf etwa einen
Millionstel Meter absinken, beginnen wir,
rote Wellen zu sehen eine Wellenlänge von etwas
weniger als einem Millionstel Meter und
das sichtbare Spektrum von Rot bis
Blau, das ich hier in Farbe gezeichnet habe,
erstreckt sich über etwa eine Oktave. Blaues Licht
ist etwa halb so lang wie rotes Licht.
Jenseits des Todes ist es auch Licht, aber wir Ich kann
es nicht sehen, das heißt Ultraviolett, und
darüber hinaus haben wir wieder noch kürzere
Wellen, weiche und dann harte Röntgenstrahlen und dann
sogenannte Gammastrahlen, radioaktive
Substanzen und darüber hinaus noch
kürzere Wellen, die in der kosmischen
Strahlung vorkommen, also gibt es sie Die Reichweite
kleiner magnetischer Wellen, die wir
betrachten werden, die ich hier habe, ist
ein sogenanntes Klystron, das
aus diesem
kleinen Horn hier am anderen Ende hier
dort eine kleine Wellenlänge aussendet, die einer Wellenlänge von knapp einem Zentimeter entspricht ist ein Empfänger, der diese
Wellen auffängt, und die Aufnahme wird sowohl durch das
Aufleuchten dieser kleinen Lampe hier als auch durch
einen Ton angezeigt, ich könnte sagen, aber der Ton, den Sie hören,
ist sicherlich nicht die Frequenz dieser
Wege, die natürlich sehr hoch ist
werden moduliert, wie es der
Elektronikingenieur nennt, um einen hörbaren
Ton zu erzeugen. Wenn also dieser Empfänger
empfängt und die Wellen, die Sie hören, hören Sie einen
Ton und sehen, wie die kleine Glühbirne
aufleuchtet, wenn Mr. Coates schaltet ein, Sie werden
sehen, wie dieses Horn die Wellen empfängt, indem
diese Lampe aufleuchtet, und an dem Geräusch
können Sie sehen, dass die Wellen von
dort kommen. Ich kann sie jetzt mit meinen Haaren abschneiden,
wenn ich diesen Arm
hierher bewege Jetzt habe ich es natürlich
aus dem Strahl herausbewegt und es nimmt also
nichts auf, aber wenn ich einen
Spiegel wie diesen nehme, kann ich das Signal
mithilfe dieses reflektierenden
Schirms hier, ein Stück Aluminium, zurück in ihn werfen.
Ihre Kunst ist User Fiction, das ist es Sehr
scharfe
Reflexion. Hier ist ein Prisma
aus Paraffinwachs, das auf
diese Weise transparent ist, obwohl es natürlich nicht
transparent für Licht ist. Die Wellen laufen
in diesem Prisma langsamer, und zwar in der Luft, und
wenn ich das jetzt hier und auf meinem Tisch sitze
Bewegen Sie sich diese Runde, ich hoffe, wir werden die von uns
reflektierten Wellen durch diesen
Schwarm AR Z aufnehmen. Jetzt können wir dieses kleine Stück drehen, wie
Sie sehen, um die Position
des Prismas und die Position der
Armpolarisation anzupassen. Das ist ein interessanter
Effekt, den wir gesehen haben Dass diese
elektromagnetischen Wellen, das magnetische und
das elektrische Feld, im rechten Winkel
zu der Art und Weise stehen, wie sich die Wellen
ausbreiten. In diesem speziellen Fall
sendet dieses Klystron Wellen aus, bei denen das
elektrische Feld auf und ab ist. Das kann ich
anhand dieses Bildschirms zeigen Hier werde ich
diese Runde zuerst verschieben, aber sie
nimmt den direkten Strahl auf, und hier habe ich
jetzt einen Schirm aus Leitern, wenn ich
sie so platziere, dass diese
Leiter parallel zur
elektrischen Welle sind, sie töten sie als sie Da
sie Leiter sind, gibt es unzählige in
ihnen, die die elektrische Polarisation des Telefons zerstören.
Sie werden also sehen, wenn ich
dies mit den Stäben vertikal halte, schneidet es es
ab, wenn ich es umdrehe und horizontal halte,
geht es durch die vertikale Horizontale.
Lassen Sie uns Ihnen zeigen, dass das Der elektrische
Vektor ist in diesem Fall in dieser Richtung
im rechten Winkel die Ausbreitung der
Wellen, die mit einer Linse fokussiert werden. Hier haben wir
Gliedmaßen aus Plexiglas, Herr. Coates wird
den Empfänger zurückbewegen, sodass kaum noch
die Wellen von diesem Klystron zu sehen sind, aber
wenn ich die Linse hier in den Weg
der Strahlen stelle, werden die
elektromagnetischen Wellen auf diesen Empfänger fokussiert.
Nehmen Sie die Linse weg, und wir bekommen nichts
Die Single wiederum fokussiert alles mit einem
konkaven Spiegel. Die Küste hat hier einen
konkaven Spiegel, und dieses Mal werde ich
das reflektierte Bild auffangen. Ich kann
mithilfe eines ähnlichen Empfängers nach einer Neufokussierung suchen.
Es gibt ein kleines Horn, das
das aufnimmt Wellen, die ich jetzt bewegen kann,
die Wellen, die aus
dieser Asche kommen, sie wurden
irgendwo hier draußen, genau in diesem konkaven
Spiegel, fokussiert, und ich denke, ich hoffe, dass ich
den Fokus finden kann, indem ich mit
meinem Empfänger danach taste, da ist er Sie sehen,
ich gehe hindurch und ungefähr an diesem
Punkt dort, also werden Sie sehen, dass dieser
konkave Spiegel die
elektromagnetischen Wellen irgendwo hier draußen fokussiert,
genau wie im Fall des Lichts. Nun
werde ich mit meinen
elektromagnetischen Wellen das sehr Berühmte wiederholen
Experiment von Thomas Young, dem Lochkamera-
Experiment, als er die Interferenzstreifen erhielt,
die bewiesen, dass Licht
aus Wellen besteht. Im Fall von
Youngs Experiment musste er die
Lochblenden sehr nahe beieinander platzieren, tatsächlich
musste er sich die Streifen ansehen, die
immer noch ziemlich nahe beieinander lagen ziemlich
weit weg, weil in diesem Fall die
Wellenlänge des Lichts tatsächlich so kurz ist, dass
wir mit diesen Zentimeterwellen
alles in einem viel gröberen Maßstab machen können,
Herr. Coates wird zwei Schlitze vor
den Wellenstrahl setzen, das sind diese
beiden Schlitze auf diesem Bildschirm, und ich werde
jetzt das, was ich auf der anderen
Seite bekomme, mit diesem Empfänger auffangen, den ich als Erstes bewegen kann
Decken Sie einen
der Schlitze so ab, und wenn ich jetzt
mit meinem Empfänger über das Feld suche,
werden Sie sehen, dass es sich nur um einen Fleck handelt, einen
einzelnen Wellenfleck, der durch
diesen Schlitz kommt.
Wenn ich also jetzt diesen Deckel aufdecke,
bekommen wir zwei Sätze davon Wellen kommen durch und
wir werden sehen, wie die Interferenzstreifen
zwischen diesen beiden sechs, wenn ich dies über sie hinweg bewege,
durch eins gehen, um dort draußen einen Prozess festzulegen,
sodass die Interferenz
zwischen diesen Wellen stattfindet. Nun, zum Schluss
möchte ich Ihnen ein Experiment zeigen, das Folgendes
misst: Es war die Länge dieser
Wellen. Darf ich Sie zunächst daran erinnern, was wir
unter stehenden Wellen verstehen, und ich kann
anhand unseres
Binnacle-Modells, das ich hier habe, noch einmal zeigen, dass es sich um ein
Finicum-Modell handelt, und ich kann
Wellen daran entlang senden Wenn ich diesen Stab
an einem Ende schwingen lasse, warum merken Sie
das nicht? Wenn ich eine Reihe von Wellen
entlang dieses Modells schicke und die reflektierten Wellen auf
die kommenden Wellen treffen, kann dies eine
Reihe von Knoten und Schleifen erzeugen, bei denen
die Stäbe stationär bleiben und Schleifen bilden
wo sie hin und
her schwingen, und wenn Sie sich das
Ausmaß der Wellen vor Augen halten, die ich mitsende, und
diese Knoten und Schleifen betrachten, werden Sie sehen,
dass die Wellenlänge, die zwei Schleifen umfasst,
der Abstand zwischen alternativen Knoten ist,
also jetzt I Ich fange damit an, eine Reihe
eher kurzer Wellen zu senden, und Sie sehen
diese Knoten und Schleifen, jetzt werden sie
reflektiert.
Sehen Sie, wie es in dieser
Reihe von Knoten und Schleifen schlägt, nun, wir
wiederholen es mit eher längeren Wellen I Werde
Herrn fragen. Kurtz zu Dan Kumpel-Modell gehört, ich
fange noch einmal damit an,
jetzt werde ich den Stamm eher länger wellen
und natürlich werden in diesem Fall die Knoten
und Schleifen ungestört sein, ein größerer
Maßstab, jetzt
gut, jetzt werde ich das
Gleiche veranschaulichen Prinzip mit meinem elektromagnetischen
Wellenaufbau hier drüben, hier ist wieder meine
Asche, die diese
elektromagnetischen Wellen aussendet, wenn wir den
Doppelspalt wegnehmen und hier am Ende
einen ebenen reflektierenden Spiegel anbringen, jetzt haben wir
den Wellenzug, der mitkommt Das
Zentrum wird hier von diesem Spiegel reflektiert und
interferiert, wodurch Schwebungen zwischen den beiden in
diese Richtung verlaufenden Wellensätzen entstehen. Auf diese
Weise sind die Wellen in diesem Fall eher
weniger als einen Zentimeter voneinander entfernt. Tatsächlich handelt es sich
hierbei um ein Experiment zur Messung der
Länge der Wellen usw Die Wellen sind
ungefähr einen Zentimeter lang, die Schläge sind
halb so weit voneinander entfernt, eigentlich ungefähr
viereinhalb Millimeter, also muss ich
sie ziemlich gleichmäßig platzieren und meine
Hand so auf den Block legen und
ihn sehr gleichmäßig vor und
zurück bewegen Ich hoffe, Sie gehen immer noch
durch die Knoten und Schleifen, damit
Sie sehen, dass sie etwa einen halben
Zentimeter voneinander entfernt sind
Natürlich gibt es
Phänomene, aber ich habe
anhand dieser Zentimeterwellen veranschaulicht, dass sie
charakteristisch für die viel kürzeren
Lichtwellen und für die noch viel kürzeren Röntgenstrahlen sind