Численное решение уравнений Максвелла

С развитием вычислительной техники, стало возможным решать многие задачи электродинамики численными методами^[76], которые позволяют определить распределение электромагнитного поля при заданных начальных и граничных условиях, используя алгоритмы, основанные на уравнениях Максвелла.

Основными методами являются проекционные, в которых решение проецируется на какой-либо удобный функциональный базис, и дискретизационные — область пространства разбивается на множество малых конечных областей.

• В проекционном методе Бубнова — Галёркина^[77] решение граничной задачи рассматривается в виде приближенного конечного разложения по базисным функциям. После подстановки разложения в исходные уравнения с учётом требования ортогональности получающейся невязки выбранным базисным функциям, получается система линейных уравнений для коэффициентов разложения.

Для компьютерных расчётов чаще применяются более универсальные дискретизационные методы:

• Метод конечных элементов (FEM), который используется для решения широкого класса задач, сводящихся к уравнениям в частных производных. В теории электромагнетизма чаще используется для расчёта задач электростатики, магнитостатики, распространения волн и квазистационарных явлений^[78][79]. В методе конечных элементов рассматриваемая область пространства, в которой ищется решение, разбивается на большое число простых дискретных элементов, обычно, но не обязательно, треугольной (в двумерном случае) или тетраэдральной формы (в трёхмерном случае). Форма и плотность элементов адаптируются к требованиям задачи. Поведение отдельных элементов рассматривается как результат линейного взаимодействия соседних узлов решётки разбиения под действием внешних сил и описывается матричными уравнениями. Решение задачи сводится, таким образом, к решению разреженных систем большого числа линейных матричных уравнений. Метод реализован во многих коммерческих и свободных программных пакетах (см. статью Метод конечных элементов).
• Метод конечных разностей во временной области (FDTD) для нахождения временны́х и спектральных зависимостей^[80][81] был разработан специально для решения уравнений Максвелла, в которых изменение электрического и магнитного поля во времени зависит от изменения, соответственно, магнитного и электрического поля в пространстве. В рамках этого метода область пространства и временной интервал подвергаются равномерной дискретизации с заданием начальных условий. Полученные из уравнений Максвелла конечно-разностные уравнения решаются в каждый последующий момент временной сетки, пока не будет получено решение поставленной задачи на всем требуемом временном интервале.

Источники

1. ↑ Эрстед Г. Х. «Опыты, относящиеся к действию электрического конфликта на магнитную стрелку», в кн. Ампер А. М. Электродинамика. — М.: АН СССР, 1954. — С. 433-439. — 492 с. — 5000 экз.
2. ↑ J.-B. Biot and F. Savart, Note sur le Magnétisme de la pile de Volta. — Annales Chim. Phys. — vol. 15. — pp. 222—223 (1820)
3. ↑ Марио Льоцци История физики. — М.: Мир, 1970. — С. 253-257. — 464 с.
4. ↑ Максвелл Дж. К. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля. — М.: ГИТТЛ, 1952. — С. 349. — 687 с. — 4000 экз.
5. ↑ Максвелл Дж. К. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля. — М.: ГИТТЛ, 1952. — С. 632. — 687 с. — 4000 экз.
6. ↑ Максвелл Дж. К. О фарадеевых силовых линиях в кн. Максвелл Дж. К. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля. — М.: ГИТТЛ, 1952. — С. 11—88. — 687 с. — 4000 экз.
7. ↑ Maxwell J. C. On Faraday's Lines of Force // Transactions of the Cambridge Philosophical Society. — 1856. — Т. 10. — № 1. — С. 155—229.
8. ↑ ¹²³ Шапиро И. С. К истории открытия уравнений Максвелла // УФН. — 1972. — Т. 108. — № 2. — С. 319-333.
9. ↑ Максвелл Дж. К. О физических силовых линиях в кн. Максвелл Дж. К. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля. — М.: ГИТТЛ, 1952. — С. 107—177. — 687 с. — 4000 экз.
10. ↑ Maxwell J. C. On Physical Lines of Force // Philosophical Magazine: Ser. 4. — 1861,1862. — Т. 11,13. — С. 161—175, 281—291, 338—347; 12—23, 85—95.
11. ↑ Максвелл Дж. К. Динамическая теория электромагнитного поля в кн. Максвелл Дж. К. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля. — М.: ГИТТЛ, 1952. — С. 251—316. — 687 с. — 4000 экз.
12. ↑ Maxwell J. C. (1865). «A dynamical theory of the electromagnetic field». Philosophical Transactions of the Royal Society of London 155: 459—512.
13. ↑ Maxwell J. C. A Treatise on Electricity And Magnetism, 1873
14. ↑ Paul J. Nahin Oliver Heaviside: the life, work, and times of an electrical genius of the Victorian age. — JHU Press, 2002. — P. 108–112. — ISBN 9780801869099
15. ↑ Aharonov, Y; Bohm, D (1959). «Significance of electromagnetic potentials in quantum theory». Physical Review 115: 485–491. DOI:10.1103/PhysRev.115.485.
16. ↑ Nahin P. J. Oliver Heaviside: the life, work, and times of an electrical genius of the Victorian age. — JHU Press. — pp. 108—112. — ISBN 978-0-8018-6909-9
17. ↑ ¹² Einstein A. Zur Elektrodynamik bewegter Körper Ann Phys. — 1905. — Bd 17. — S. 891. Перевод: Эйнштейн А. К электродинамике движущихся тел в Эйнштейн А. Собрание научных трудов. — М.: Наука, 1965. — Т. 1. — С. 7-35. — 700 с. — 32 000 экз.
18. ↑ Myron Evans Modern nonlinear optics. — John Wiley and Sons, 2001. — P. 240. — ISBN 9780471389316
19. ↑ Larmor J. Aether and matter. — Cambridge. — 1900. — p. 162—193. Перевод: Лармор Дж. Эфир и материя в кн. Принцип относительности. Сборник работ по специальной теории относительности / Составитель Тяпкин А. А.. — М.: Атомиздат, 1973. — С. 47-64. — 332 с. — 3625 экз.
20. ↑ Lorentz H. A. Electromagnetic Phenomena in a System Moving with any Velocity Smaller than that of Light. — Amst. Proc. — V. 6. — P. 809; 1904. — V. 12. — P. 986. Перевод: Лоренц Г. А. Электромагнитные явления в системе, движущейся с любой скоростью, меньшей скорости света в кн. Принцип относительности. Сборник работ по специальной теории относительности / Составитель Тяпкин А. А.. — М.: Атомиздат, 1973. — С. 67-86. — 332 с. — 3625 экз.
21. ↑ Poincare H. Sur la dynainique de l’electron. — Comptes Rendues, Acad. Sci. — Paris. — 1905. — V. 140. — P. 1504. Перевод: Пуанкаре А. О динамике электрона в кн. Принцип относительности. Сборник работ по специальной теории относительности / Составитель Тяпкин А. А.. — М.: Атомиздат, 1973. — С. 90-93. — 332 с. — 3625 экз.
22. ↑ Паули В. Теория Относительности. — М.: Наука. — С. 13-17.
23. ↑ Исключением явились эксперименты Миллера на горе Маунт Вильсон. В дальнейшем повторение этих экспериментов другими исследователями на более точной аппаратуре эффекта не выявили. См. Повторения опыта Майкельсона
24. ↑ Берестецкий, В. Б., Лифшиц, Е. М., Питаевский, Л. П. Квантовая электродинамика. — Издание 4-е, исправленное. — М.: Физматлит, 2002. — 720 с. — («Теоретическая физика», том IV). — ISBN 5-9221-0058-0
25. ↑ Л. Б. Окунь Приложение I // Физика элементарных частиц. — М.: Наука, 1984.
26. ↑ Д. В. Сивухин О международной системе физических величин (рус.) // УФН. — 1979. — Т. 129. — № 10. — С. 335.
27. ↑ С. Г. Каршенбойм Фундаментальные физические константы: роль в физике и метрологии и рекомендованные значения (рус.) // УФН. — 2005. — Т. 175. — № 3. — С. 271.
28. ↑ То есть содержащих дивергенции векторных полей, являющиеся скалярами.
29. ↑ Например, в проводнике обычно присутствуют носители заряда как минимум двух типов разного знака, поэтому суммарная плотность заряда в проводнике может быть равна нулю, а ток тем не менее может присутствовать (и его плотность тогда нулю не равна).
30. ↑ Болотовский Б. М. Оливер Хевисайд. — М.: Наука, 1985. — С. 43-44. — 260 с.
31. ↑ Haviside O. On the Electromagnetic Effects due to the Motion of Electrification through a Dielectric. — Phil. Mag. — S. 5 27. — p. 324. — 1889.
32. ↑ Карцев В. П. Приключения великих уравнений. — М.: Знание, 1986.
33. ↑ Mohr, Peter J.; Taylor, Barry N.; Newell, David B. (2008). CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants: 2006. Rev. Mod. Phys. 80: 633—730. doi:10.1103/RevModPhys.80.633.
34. ↑ Значения физических постоянных
35. ↑ Например, Таблицы физических величин / акад. И. К. Кикоин. — М.: Атомиздат, 1976.
36. ↑ Refractive index database
37. ↑ Стрэттон Дж. А. Теория электромагнетизма. — М.-Л.: ГИТТЛ, 1948. — С. 42-45. — 539 с. — 8000 экз.
38. ↑ Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Теория поля. — Издание 7-е, исправленное. — М.: Наука, 1988. — С. 112-113. — («Теоретическая физика», том II). — ISBN 5-02-014420-7
39. ↑ Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Теория поля. — Издание 7-е, исправленное. — М.: Наука, 1988. — С. 69-76,95-96. — («Теоретическая физика», том II). — ISBN 5-02-014420-7
40. ↑ Стрэттон Дж. А. Теория электромагнетизма. — М.-Л.: ГИТТЛ, 1948. — С. 34-35. — 539 с. — 8000 экз.
41. ↑ ¹² Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Теория поля. — Издание 7-е, исправленное. — М.: Наука, 1988. — С. 215-218. — («Теоретическая физика», том II). — ISBN 5-02-014420-7
42. ↑ Гинзбург В. Л. Теоретическая физика и астрофизика. — М.: Наука, 1981. — С. 12. — 503 с.
43. ↑ Стрэттон Дж. А. Теория электромагнетизма. — М.-Л.: ГИТТЛ, 1948. — С. 37-40. — 539 с. — 8000 экз.
44. ↑ Essex E. A. Hertz vector potentials of electromagnetic theory. — American Journal of Physics. — 45. — 1977. — 1099—1101.
45. ↑ Nisbet A. Hertzian electromagnetic potentials and associated gauge transformations. — Proc. of the Royal Soc. of London. Ser. A. — 231. — #1185. — 250—263. — 1955.
46. ↑ Debye P. Der Lichtdruck auf Kugeln von beliebigem Material (нем.) // Annalen der Physik. — 1909. — Т. 30. — С. 57—136.
47. ↑ Стрэттон Дж. А. Теория электромагнетизма. — М.-Л.: ГИТТЛ, 1948. — С. 345-348. — 539 с. — 8000 экз.
48. ↑ R. Janaswamy A note on the {TE/TM} decomposition of electromagnetic fields in three dimensional homogeneous space (англ.) // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. — 2004. — Т. 52. — С. 2474—2476.
49. ↑ Silberstein L. Electromagnetische Grundgleichungen in bivectorieller Behandlung (нем.) // Annalen der Physik. — 1907. — Т. 22. — С. 579.
50. ↑ ¹² Bialynicky-Birula I. Photon wave function (англ.) // Progress in Optics. — 1996. — Т. 36. — С. 245—294.
51. ↑ Стрэттон Дж. А. Теория электромагнетизма. — М.-Л.: ГИТТЛ, 1948. — С. 40—42. — 539 с. — 8000 экз.
52. ↑ Здесь и ниже используются наиболее употребительные в современной литературе соглашения (о нумерации координат, сигнатуре метрики итп), которые вообще говоря могут быть выбраны и несколько по-другому, что встречается в литературе.
53. ↑ Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Теория поля. — Издание 7-е, исправленное. — М.: Наука, 1988. — С. 88-90. — («Теоретическая физика», том II). — ISBN 5-02-014420-7
54. ↑ Müller-Kirsten H. J. W. Electrodynamics: An Introduction Including Quantum Effects. — Singapore: World Scientific, 2004. — P. 398,399. — 522 p. — ISBN 981-238-807-9
55. ↑ Müller-Kirsten H. J. W. Electrodynamics: An Introduction Including Quantum Effects. — Singapore: World Scientific, 2004. — P. 399. — 522 p. — ISBN 981-238-807-9
56. ↑ Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Теория поля. — Издание 7-е, исправленное. — М.: Наука, 1988. — С. 90-91. — («Теоретическая физика», том II). — ISBN 5-02-014420-7
57. ↑ Müller-Kirsten H. J. W. Electrodynamics: An Introduction Including Quantum Effects. — Singapore: World Scientific, 2004. — P. 403. — 522 p. — ISBN 981-238-807-9
58. ↑ Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Теория поля. — Издание 7-е, исправленное. — М.: Наука, 1988. — С. 70-73. — («Теоретическая физика», том II). — ISBN 5-02-014420-7
59. ↑ ¹² Müller-Kirsten H. J. W. Electrodynamics: An Introduction Including Quantum Effects. — Singapore: World Scientific, 2004. — P. 428. — 522 p. — ISBN 981-238-807-9
60. ↑ Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Теория поля. — Издание 7-е, исправленное. — М.: Наука, 1988. — С. 102. — («Теоретическая физика», том II). — ISBN 5-02-014420-7
61. ↑ Болибрух А. А. Уравнения Максвелла и дифференциальные формы. — МЦНМО, 2002.
62. ↑ Мизнер Ч., Торн К., Уилер Дж. Гравитация. — М.: Мир, 1977. — Т. 1. — С. 195,196. — 474 с.
63. ↑ Мизнер Ч., Торн К., Уилер Дж. Гравитация. — М.: Мир, 1977. — Т. 1. — С. 153-155. — 474 с.
64. ↑ Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Теория поля. — Издание 7-е, исправленное. — М.: Наука, 1988. — С. 128-130. — («Теоретическая физика», том II). — ISBN 5-02-014420-7
65. ↑ Берклеевский курс физики. Том 2. Парселл Э. Электричество и магнетизм. — М.: Наука, 1971.
66. ↑ Schwinger J. On gauge invariance and vacuum polarization (англ.) // Phys. Rev. Lett.. — 1951. — Т. 82. — С. 664.
67. ↑ Heisenberg W., Euler H. Folgerungen aus der Dlracschen Theorie des Positrons (нем.) // Z. Phys.. — 1936. — Т. 98. — С. 714.
68. ↑ Белинский А. В., Чиркин А. С. Сжатое состояние — статья из Физической энциклопедии
69. ↑ Парселл Э. Берклеевский курс физики. — М.: Наука. — Т. II. Электричество и магнетизм. — С. 149-181.
70. ↑ Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Теория поля. — Издание 7-е, исправленное. — М.: Наука, 1988. — 512 с. — («Теоретическая физика», том II). — ISBN 5-02-014420-7
71. ↑ Ignatowsky von W. V. Einige allgemeine Bemerkungen zum Relativitätsprinzip. — Verh. d. Deutsch. Phys. Ges. — 12, 788-96, 1910 (русский перевод)
72. ↑ von Philipp Frank und Hermann Rothe Über die Transformation der Raumzeitkoordinaten von ruhenden auf bewegte Systeme. — Ann. der Physik. — Ser. 4. — Vol. 34. — No. 5. — 1911. — pp. 825—855 (русский перевод)
73. ↑ Стрэттон Дж. А. Теория электромагнетизма. — М.-Л.: ГИТТЛ, 1948. — С. 429-430. — 539 с. — 8000 экз.
74. ↑ Никольский В. В., Никольская Т. И. Электродинамика и распространение радиоволн. — М.: Наука, 1989. — C. 128—130
75. ↑ X. L. Zhou On independence, completeness of Maxwell’s equations and uniqueness theorems in electromagnetics. — Progress In Electromagnetics Research, PIER 64, 117—134, 2006 pdf
76. ↑ Chew W. C., Jin J., Michielssen E., Song J. Fast and Efficient Algorithms in Computational Electromagnetics. — Artech House, 2001. — ISBN 1-58053-152-0
77. ↑ Никольский В. В., Никольская Т. И. Электродинамика и распространение радиоволн. — М.: Наука, 1989. — C. 416—436
78. ↑ Сильвестер П. и Феррари Р. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров-электриков. — М.: Мир, 1986. — 336 с.
79. ↑ Monk, P. Finite Element Methods for Maxwell's Equations. — Clarendon Press, Oxford, 2003.
80. ↑ Taflove A. and Hagness S. C. Computational Electrodynamics: The Finite-Difference Time-Domain Method. — Artech House, 2005.
81. ↑ Jin, J. The Finite Element Method in Electromagnetics. — 2nd. — Wiley-IEEE Press, 2002. — ISBN 0-47143-818-9

Примечания

1. ↑ ¹² Если свободные магнитные монополи будут экспериментально обнаружены, это потребует введения в закон Гаусса для магнитного поля плотности магнитных зарядов и плотности их токов в закон индукции Фарадея.

См. также

• Электродинамика
• Квантовая электродинамика
• Максвелл, Джеймс Клерк
• Теория Янга — Миллса
• Потенциалы Лиенара — Вихерта
• Уравнения Ефименко
• Закон электромагнитной индукции Фарадея

Литература

• . — М.: АН СССР, 1954. — 492 с. — 5000 экз.
• Максвелл Дж. К. Избранные сочинения по теории электромагнитного поля. — М.: ГИТТЛ, 1952. — 687 с. — 4000 экз.
• Максвелл Дж. К. Статьи и речи. — М.: Наука, 1968. — 423 с.
• Фарадей М. Экспериментальные исследования по электричеству. — М.: АН СССР, 1947—1959. — Т. I—III.
• Maxwell J. C. A dynamical theory of the electromagnetic field // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. — 1865. — Т. 155. — С. 459—512.
• Maxwell J. C., A Treatise on Electricity And Magnetism — Volume 1 — 1873 — Posner Memorial Collection — Carnegie Mellon University
• Maxwell J. C., A Treatise on Electricity And Magnetism — Volume 2 — 1873 — Posner Memorial Collection — Carnegie Mellon University
• Maxwell J. C. On Physical Lines of Force // Philosophical Magazine: Ser. 4. — 1861,1862. — Т. 11,13. — С. 161—175, 281—291, 338—347; 12—23, 85—95.
• Maxwell J. C. On Faraday's Lines of Force // Transactions of the Cambridge Philosophical Society. — 1856. — Т. 10. — № 1. — С. 155—229.

История развития

• Болотовский Б. М. Оливер Хевисайд. — М.: Наука, 1985. — 260 с.
• Карцев В. П. Максвелл (Жизнь замечательных людей). — М.: Молодая гвардия, 1976. — 336 с.
• Карцев В. П. Приключения великих уравнений. — М.: Знание, 1986. — 288 с.
• Шапиро И. С. К истории открытия уравнений Максвелла // УФН. — 1972. — Т. 108. — № 2. — С. 319-333.
• Купер Л. Физика для всех. т. 1 = Leon N. Cooper An Introduction to the Meaning and Structure of Phisics, 1968, 1970. — М.: Мир, 1973.

Общие курсы физики

• Астахов А. В., Широков Ю. М. Курс физики. Т. II. Электромагнитное поле. — М.: Наука, 1980. — 360 с.
• Баскаков С. И. Основы электродинамики. — М.: Сов. радио, 1973. — 248 с.
• Калашников С. Г. Электричество (Общий курс физики, т. 2). — М.: Физматлит, 6-е изд., 2003. — 624 с. — ISBN 5-9221-0312-1
• Матвеев А. Н. Электричество и магнетизм. — М.: Высшая школа, 1983.
• Никольский В. В., Никольская Т. И. Электродинамика и распространение радиоволн. — М.: Наука, 1989.
• Пеннер Д. И., Угаров В. А. Электродинамика и специальная теория относительности. — М.: Просвещение, 1980.
• Парселл Э. Электричество и магнетизм. Берклеевский курс физики. — Том 2. — М.: Наука, 1971.
• Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Изд. 3-е, испр. и доп.. — М.: Наука, 1996. — Т. III. Электричество. — 320 с. — ISBN 5-02-014054-6.
• Тоннела М. А. Основы электромагнетизма и теории относительности. — М.: ИЛ, 1962.
• Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Том 5. Электричество и магнетизм. — М.: Мир, 1965.
• Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Том 6. Электродинамика. — М.: Мир, 1966.

Курсы теоретической физики

• Баранов А. М., Овчинников С. Г., Золотов О. А., Паклин Н. Н., Титов Л. С. Теоретическая физика: Электродинамика. Электродинамика сплошных сред. Учебное пособие по курсу «Электродинамика и основы электродинамики сплошных сред» // СФУ, Красноярск, 2008. — 198 с.
• Джексон Дж. Классическая электродинамика. — М.: Мир, 1965.
• Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теория поля (Теоретическая физика, т. II). — М.: Физматлит, 2003. — 536 с. — ISBN 5-9221-0056-4
• Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Электродинамика сплошных сред (Теоретическая физика, т. VIII). — М.: Физматлит, 2005. — 656 с. — ISBN 5-9221-0123-4
• Батыгин В. В., Топтыгин И. Н. Современная электродинамика. Часть 1. Микроскопическая теория. — М.: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2005. — 736 с. — ISBN 5-93972-492-2
• Топтыгин И. Н. Современная электродинамика. Часть 2. Теория электромагнитных явлений в веществе. — М.: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2005. — 848 с. — ISBN 5-93972-493-0
• Стрэттон Дж. А. Теория электромагнетизма. — М.-Л.: ГИТТЛ, 1948. — 539 с. — 8000 экз.
• Тамм И. Е. Основы теории электричества. — М.: Наука, 1989.
• Фущич В. И., Никитин А. Г. Симметрия уравнений Максвелла. — Киев: Наук. думка, 1983. — C. 200.
• Болибрух А. А. Уравнения Максвелла и дифференциальные формы. — МЦНМО, 2002.

Решения уравнений Максвелла

• Баландин М. Ю., Шурина Э. П. Векторный метод конечных элементов: Учебное пособие. — Новосибирск: НГТУ, 2001. — 69 с.
• Вайнштейн Л. А. Электромагнитные волны. — М.: Радио и связь, 1988.
• Вонсовский С. В. Магнетизм. Магнитные свойства диа-, пара-, ферро-, антиферро-, и ферримагнетиков. — М.: Наука, 1971.
• Гинзбург В. Л. Распространение электромагнитных волн в плазме. — 2-е изд. — М.: Наука, 1967.
• Сильвестер П. и Феррари Р. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров-электриков. — М.: Мир, 1986. — 336 с.

Ссылки

Источник — «http://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Уравнения_Максвелла&oldid=45726974»

Категории:

• Электродинамика
• Дифференциальные уравнения в частных производных
• Физические законы и уравнения

 

Доказательство теоретической возможности существования электромагнитных волн.

Открытие электромагнитных волн

В 1860 году шотландский физик Джеймс Кларк Максвелл разработал теорию, в которой предсказал целое семейство радиации, связанной с электромагнитным феноменом («электромагнитное излучение»), — семейство, в котором обычный свет составлял только небольшую часть. Первое ясное доказательство, подтверждающее его предсказание, появилось спустя четверть века, через семь лет после преждевременной смерти Максвелла от рака. В 1887 году немецкий физик Генрих Рудольф Герц, генерируя колеблющийся ток из искры индукционной катушки, вызвал и определил излучение с крайне большой длиной волн — гораздо длиннее, чем длина волны инфракрасного излучения. Эти волны стали называть радиоволнами.
Длину волн видимого света можно измерять в микрометрах (мкм) (миллионных долях метра). Она варьируется от 0,39 мкм (крайний фиолетовый) до 0,78 мкм (крайний красный). Затем идут ближний инфракрасный (от 0,78 до 3 мкм), средний инфракрасный (от 3 до 30 мкм) и дальний инфракрасный (от 30 до 1000 мкм). Здесь и начинаются радиоволны: так называемые «микроволны» имеют длину волны от 1000 до 160 000 мкм, а длинные радиоволны достигают миллиардов микрометров.
Излучение можно охарактеризовать не только длиной волны, но также и частотой, числом волн излучения, появляющихся каждую секунду. Это значение настолько высоко для видимого света и для инфракрасного света, что оно обычно не используется в этих случаях. Однако для радиоволн частота имеет меньшие значения. Тысяча волн в секунду — это килоцикл, в то время как миллион волн в секунду — это мегацикл. Микроволновая область простирается от 300 000 мегациклов до 1000 мегациклов. Гораздо более длинные радиоволны используются на обычных радиостанциях в диапазоне килоцикла.

 

 

Опыты Герца.

 

Вибратор Герца. Резонатор Герца.

Опыты Генриха Герца

(по материалам сайта "Музей радио" radiomuseum.ur.ru)

Генрих Герц

Генрих Рудольф Герц (1857-1894) родился в Гамбурге, в семье адвоката, ставшего позже сенатором. Учился Герц прекрасно, любил все предметы, писал стихи и увлекался работой на токарном станке. К сожалению, всю жизнь Герцу мешало слабое здоровье.

В 1875 году после окончания гимназии Герц поступает в Дрезденское, а через год в Мюнхенское высшее техническое училище, но после второго года обучения понимает, что ошибся в выборе профессии. Его призвание - не инженерное дело, а наука. Он поступает в Берлинский университет, где его наставниками оказываются физики Гельмгольц (1821-1894) и Кирхгофф (1824-1887). В 1880 году Герц досрочно оканчивает университет, получив степень доктора. С 1885 года он профессор экспериментальной физики политехнического института в Карлсруэ, где и были проведены его знаменитые опыты.

• В 1932 году в СССР, а в 1933 году на заседании Международной электротехнической комиссия была принята единица частоты периодического процесса "герц", вошедшая затем в международную систему единиц СИ. 1 герц равен одному полному колебанию за одну секунду.
• По мнению современника Герца, физика Дж. Томсона (1856-1940), работы Герца представляют собой изумительный триумф экспериментального мастерства, изобретательности и вместе с тем образец осторожности в выводе заключений.
• Однажды, когда мать Герца сообщила мастеру, обучавшему мальчишку Герца токарному делу, что Генрих стал профессором, тот весьма огорчился и заметил:

- Ах, как жаль. Из него получился бы великолепный токарь.

Опыты Герца

Максвелл утверждал, что электромагнитные волны обладают свойствами отражения, преломления, дифракции и т.д. Но любая теория становится доказанной лишь после ее подтверждения на практике. Но в то время ни сам Максвелл, ни кто-либо другой еще не умели экспериментально получать электромагнитные волны. Это произошло только после 1888 года, когда Г.Герц экспериментально открыл электромагнитные волны и опубликовал результаты своих работ.