విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు, విద్యుదయస్కాంత వికిరణం, విద్యుదయస్కాంత తరంగాల ప్రచారం

1864లో, జేమ్స్ క్లర్క్ మాక్స్వెల్ అంతరిక్షంలో విద్యుదయస్కాంత తరంగాల సంభావ్యతను అంచనా వేశారు. విద్యుత్ మరియు అయస్కాంతత్వానికి సంబంధించి ఆ సమయంలో తెలిసిన అన్ని ప్రయోగాత్మక డేటా యొక్క విశ్లేషణ నుండి వచ్చిన ముగింపుల ఆధారంగా అతను ఈ దావా చేసాడు.

మాక్స్వెల్ గణితశాస్త్రంలో విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత దృగ్విషయాలను కలుపుతూ ఎలక్ట్రోడైనమిక్స్ యొక్క నియమాలను కలిపాడు మరియు తద్వారా కాలానుగుణంగా మారే విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాలు ఒకదానికొకటి ఉత్పత్తి అవుతాయని నిర్ధారణకు వచ్చారు.

ప్రారంభంలో, అతను అయస్కాంత మరియు విద్యుత్ దృగ్విషయాల మధ్య సంబంధం సుష్టంగా ఉండదనే వాస్తవాన్ని నొక్కి చెప్పాడు మరియు "ఎడ్డీ ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్" అనే పదాన్ని ప్రవేశపెట్టాడు, ఫెరడే కనుగొన్న విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ యొక్క దృగ్విషయానికి తన స్వంత, నిజంగా కొత్త వివరణను అందించాడు: "అయస్కాంతంలో ప్రతి మార్పు ఫీల్డ్ చుట్టుపక్కల ప్రదేశంలో వోర్టెక్స్ ఎలెక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ యొక్క క్లోజ్డ్ లైన్స్ ఆఫ్ ఫోర్స్‌తో కనిపించడానికి దారితీస్తుంది.

మాక్స్‌వెల్ ప్రకారం, "మారుతున్న విద్యుత్ క్షేత్రం చుట్టుపక్కల ప్రదేశంలో అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది" అనే వ్యతిరేక ప్రకటన కూడా నిజం, అయితే ఈ ప్రకటన మొదట్లో ఒక పరికల్పన మాత్రమే.

మాక్స్వెల్ అయస్కాంత మరియు విద్యుత్ క్షేత్రాల యొక్క పరస్పర పరివర్తనాల నియమాలను స్థిరంగా వివరించే గణిత సమీకరణాల వ్యవస్థను వ్రాసాడు, ఈ సమీకరణాలు తరువాత ఎలక్ట్రోడైనమిక్స్ యొక్క ప్రాథమిక సమీకరణాలుగా మారాయి మరియు గొప్ప శాస్త్రవేత్త గౌరవార్థం "మాక్స్వెల్ సమీకరణాలు" అని పిలవడం ప్రారంభించాయి. వాటిని డౌన్. మాక్స్వెల్ యొక్క పరికల్పన, వ్రాతపూర్వక సమీకరణాల ఆధారంగా, సైన్స్ మరియు టెక్నాలజీకి చాలా ముఖ్యమైన అనేక ముగింపులను కలిగి ఉంది, అవి క్రింద ఇవ్వబడ్డాయి.

విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు ఉన్నాయి

విలోమ విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు కాలక్రమేణా వ్యాపించే అంతరిక్షంలో ఉండవచ్చు విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం… అయస్కాంత ప్రేరణ B మరియు విద్యుత్ క్షేత్ర బలం E యొక్క వెక్టర్స్ పరస్పరం లంబంగా ఉంటాయి మరియు రెండూ విద్యుదయస్కాంత తరంగం యొక్క ప్రచారం దిశకు లంబంగా విమానంలో ఉంటాయి అనే వాస్తవం ద్వారా తరంగాలు అడ్డంగా ఉంటాయి.

విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు పరిమిత వేగంతో వ్యాపిస్తాయి

ఇచ్చిన పదార్ధంలో విద్యుదయస్కాంత తరంగాల ప్రచారం యొక్క వేగం పరిమితమైనది మరియు వేవ్ ప్రచారం చేసే పదార్ధం యొక్క విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత లక్షణాల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. ఈ సందర్భంలో సైనూసోయిడల్ వేవ్ λ యొక్క పొడవు నిర్దిష్ట ఖచ్చితమైన నిష్పత్తి λ = υ / fతో వేగం υకి సంబంధించినది మరియు ఫీల్డ్ డోలనాల ఫ్రీక్వెన్సీ fపై ఆధారపడి ఉంటుంది. శూన్యంలో విద్యుదయస్కాంత తరంగం యొక్క వేగం c అనేది ప్రాథమిక భౌతిక స్థిరాంకాలలో ఒకటి - శూన్యంలో కాంతి వేగం.

మాక్స్వెల్ విద్యుదయస్కాంత తరంగం యొక్క ప్రచారం యొక్క వేగం పరిమితమైనదని పేర్కొన్నందున, ఇది అతని పరికల్పన మరియు ఆ సమయంలో ఆమోదించబడిన సుదూర చర్య యొక్క సిద్ధాంతం మధ్య వైరుధ్యాన్ని సృష్టించింది, దీని ప్రకారం తరంగాల ప్రచారం యొక్క వేగం అనంతమైనదిగా భావించబడుతుంది. కాబట్టి, మాక్స్వెల్ యొక్క సిద్ధాంతాన్ని స్వల్ప-శ్రేణి చర్య యొక్క సిద్ధాంతం అంటారు.

విద్యుదయస్కాంత తరంగం అనేది విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రం, ఇది పరస్పరం ఒకదానికొకటి రూపాంతరం చెందుతుంది.

విద్యుదయస్కాంత తరంగంలో, విద్యుత్ క్షేత్రం మరియు అయస్కాంత క్షేత్రం ఒకదానికొకటి రూపాంతరం చెందడం ఏకకాలంలో జరుగుతుంది, కాబట్టి అయస్కాంత మరియు విద్యుత్ శక్తి యొక్క ఘనపరిమాణ సాంద్రతలు ఒకదానికొకటి సమానంగా ఉంటాయి కాబట్టి, విద్యుత్ క్షేత్ర బలం యొక్క మాడ్యులి అనేది నిజం. మరియు అయస్కాంత క్షేత్ర ఇండక్షన్ ఒకదానికొకటి సంబంధం కలిగి ఉంటుంది, ఈ క్రింది కనెక్షన్ ద్వారా అంతరిక్షంలో ఏ సమయంలోనైనా ఉంటుంది:

విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు శక్తిని తీసుకువెళతాయి

దాని ప్రచారం ప్రక్రియలో విద్యుదయస్కాంత తరంగం విద్యుదయస్కాంత శక్తి ప్రవాహాన్ని సృష్టిస్తుంది మరియు తరంగ వ్యాప్తి దిశకు లంబంగా ఉన్న విమానంలోని ప్రాంతాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, కొంత మొత్తంలో విద్యుదయస్కాంత శక్తి దాని ద్వారా కదులుతుంది. తక్కువ సమయం. విద్యుదయస్కాంత శక్తి ఫ్లక్స్ సాంద్రత అనేది ఒక యూనిట్ సమయానికి ఒక యూనిట్ ప్రాంతానికి ఉపరితలం అంతటా విద్యుదయస్కాంత తరంగం ద్వారా తీసుకువెళ్ళే శక్తి మొత్తం. వేగం యొక్క విలువలను, అలాగే అయస్కాంత మరియు విద్యుత్ శక్తిని ప్రత్యామ్నాయం చేయడం ద్వారా, E మరియు B పరిమాణాల పరంగా ఫ్లక్స్ సాంద్రత కోసం వ్యక్తీకరణను పొందడం సాధ్యమవుతుంది.

పాయింటింగ్ వెక్టర్ — వేవ్ యొక్క శక్తి ప్రవాహం యొక్క వెక్టర్

తరంగ శక్తి యొక్క ప్రచారం యొక్క దిశ తరంగం యొక్క ప్రచారం యొక్క వేగం యొక్క దిశతో సమానంగా ఉంటుంది కాబట్టి, విద్యుదయస్కాంత తరంగంలో ప్రచారం చేసే శక్తి ప్రవాహాన్ని వేవ్ యొక్క ప్రచారం యొక్క వేగం వలె నిర్దేశించిన వెక్టర్ ఉపయోగించి సెట్ చేయవచ్చు. ఈ వెక్టర్‌ను "పాయింటింగ్ వెక్టర్" అని పిలుస్తారు - 1884లో విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క శక్తి ప్రవాహం యొక్క ప్రచారం యొక్క సిద్ధాంతాన్ని అభివృద్ధి చేసిన బ్రిటీష్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త హెన్రీ పోయింటింగ్ గౌరవార్థం. వేవ్ ఎనర్జీ ఫ్లక్స్ సాంద్రత W/m2లో కొలుస్తారు.

విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు వాటిని ప్రతిబింబించే లేదా గ్రహించే శరీరాలపై ఒత్తిడి చేస్తాయి

ఎలెక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ ఒక పదార్ధంపై పని చేసినప్పుడు, చిన్న ప్రవాహాలు దానిలో కనిపిస్తాయి, ఇవి విద్యుత్ చార్జ్ చేయబడిన కణాల యొక్క ఆర్డర్ కదలిక. విద్యుదయస్కాంత తరంగం యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఈ ప్రవాహాలు ఆంపియర్ శక్తి యొక్క చర్యకు లోబడి ఉంటాయి, ఇది పదార్ధంలోకి లోతుగా నిర్దేశించబడుతుంది. ఫలితంగా, ఆంపియర్ యొక్క శక్తి ఒత్తిడిని సృష్టిస్తుంది.

ఈ దృగ్విషయం తరువాత, 1900లో, రష్యన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త ప్యోటర్ నికోలాయెవిచ్ లెబెదేవ్ చేత పరిశోధించబడింది మరియు అనుభవపూర్వకంగా నిర్ధారించబడింది, దీని ప్రయోగాత్మక పని మాక్స్వెల్ యొక్క విద్యుదయస్కాంత సిద్ధాంతాన్ని మరియు భవిష్యత్తులో దాని ఆమోదం మరియు ఆమోదాన్ని నిర్ధారించడంలో చాలా ముఖ్యమైనది.

విద్యుదయస్కాంత తరంగం ఒత్తిడిని కలిగిస్తుందనే వాస్తవం విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రంలో యాంత్రిక ప్రేరణ ఉనికిని అంచనా వేయడం సాధ్యపడుతుంది, ఇది విద్యుదయస్కాంత శక్తి యొక్క ఘనపరిమాణ సాంద్రత మరియు శూన్యంలో తరంగ వ్యాప్తి వేగం ద్వారా యూనిట్ వాల్యూమ్‌కు వ్యక్తీకరించబడుతుంది:

మొమెంటం ద్రవ్యరాశి యొక్క కదలికకు సంబంధించినది కాబట్టి, విద్యుదయస్కాంత ద్రవ్యరాశి వంటి భావనను పరిచయం చేయడం సాధ్యపడుతుంది, ఆపై ఒక యూనిట్ వాల్యూమ్ కోసం ఈ నిష్పత్తి (STR ప్రకారం) ప్రకృతి యొక్క సార్వత్రిక చట్టం యొక్క లక్షణాన్ని పొందుతుంది మరియు చెల్లుబాటు అవుతుంది. పదార్థం యొక్క రూపంతో సంబంధం లేకుండా ఏదైనా భౌతిక శరీరాల కోసం. అప్పుడు విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం మెటీరియల్ బాడీని పోలి ఉంటుంది - ఇది శక్తి W, ద్రవ్యరాశి m, మొమెంటం p మరియు టెర్మినల్ వేగం v కలిగి ఉంటుంది. అంటే, విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రం వాస్తవానికి ప్రకృతిలో ఉన్న పదార్థ రూపాలలో ఒకటి.

మాక్స్వెల్ సిద్ధాంతం యొక్క తుది నిర్ధారణ

1888లో మొదటిసారిగా, హెన్రిచ్ హెర్ట్జ్ మాక్స్‌వెల్ యొక్క విద్యుదయస్కాంత సిద్ధాంతాన్ని ప్రయోగాత్మకంగా ధృవీకరించాడు. అతను విద్యుదయస్కాంత తరంగాల వాస్తవికతను అనుభవపూర్వకంగా నిరూపించాడు మరియు వివిధ మాధ్యమాలలో వక్రీభవనం మరియు శోషణ, అలాగే లోహ ఉపరితలాల నుండి తరంగాల ప్రతిబింబం వంటి వాటి లక్షణాలను అధ్యయనం చేశాడు.

హెర్ట్జ్ తరంగదైర్ఘ్యాన్ని కొలుస్తుంది విద్యుదయస్కాంత వికిరణం, మరియు విద్యుదయస్కాంత తరంగం యొక్క ప్రచారం వేగం కాంతి వేగానికి సమానం అని చూపించింది. హెర్ట్జ్ యొక్క ప్రయోగాత్మక పని మాక్స్వెల్ యొక్క విద్యుదయస్కాంత సిద్ధాంతాన్ని ఆమోదించడానికి చివరి దశ. ఏడు సంవత్సరాల తరువాత, 1895లో, రష్యన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త అలెగ్జాండర్ స్టెపనోవిచ్ పోపోవ్ వైర్‌లెస్ కమ్యూనికేషన్‌ను రూపొందించడానికి విద్యుదయస్కాంత తరంగాలను ఉపయోగించాడు.

విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు వేగవంతమైన కదిలే ఛార్జీల ద్వారా మాత్రమే ఉత్తేజితమవుతాయి

డైరెక్ట్ కరెంట్ సర్క్యూట్‌లలో, ఛార్జీలు స్థిరమైన వేగంతో కదులుతాయి మరియు ఈ సందర్భంలో విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు అంతరిక్షంలోకి విడుదల చేయబడవు.రేడియేషన్ ఉండాలంటే, ప్రత్యామ్నాయ ప్రవాహాలు, అంటే ప్రవాహాలు ఉండే యాంటెన్నాను ఉపయోగించడం అవసరం. త్వరగా వారి దిశను మార్చడం, ఉత్సాహంగా ఉంటుంది.

దాని సరళమైన రూపంలో, చిన్న పరిమాణంలో ఉన్న విద్యుత్ ద్విధ్రువం విద్యుదయస్కాంత తరంగాలను ప్రసరించడానికి అనుకూలంగా ఉంటుంది, ఇక్కడ డైపోల్ క్షణం సమయంతో పాటు వేగంగా మారుతుంది. అటువంటి ద్విధ్రువాన్ని నేడు "హెర్ట్జియన్ డైపోల్" అని పిలుస్తారు, దీని పరిమాణం అది విడుదల చేసే తరంగదైర్ఘ్యం కంటే చాలా రెట్లు చిన్నది.

హెర్ట్జియన్ ద్విధ్రువం నుండి విడుదలైనప్పుడు, విద్యుదయస్కాంత శక్తి యొక్క గరిష్ట ప్రవాహం ద్విధ్రువ అక్షానికి లంబంగా ఉన్న ఒక విమానంలో వస్తుంది. ద్విధ్రువ అక్షం వెంట విద్యుదయస్కాంత శక్తి యొక్క రేడియేషన్ లేదు. హెర్ట్జ్ యొక్క అత్యంత ముఖ్యమైన ప్రయోగాలలో, విద్యుదయస్కాంత తరంగాల ఉనికిని రుజువు చేస్తూ విద్యుదయస్కాంత తరంగాలను విడుదల చేయడానికి మరియు స్వీకరించడానికి ప్రాథమిక ద్విధ్రువాలను ఉపయోగించారు.