Особенности электромагнитного поля
Электрическое и магнитное поле являются не изолированными объектами, а образуют взаимосвязанное, единое электромагнитное поле. Там, где существует изменяющееся электрическое поле, возникает магнитное поле, и наоборот, магнитное поле создает электрическое поле. Электрический заряд движущейся по проводнику или ток, представляет собой изменяющееся, переменное поле. Это поле создает магнитное поле вокруг проводника. Если не будет движения электрических зарядов, то магнитное поле не возникнет. Магнитное поле создается только движущимися зарядами и действует только на движущиеся в этом поле электрические заряды. Электрическое поле создается и действует как на неподвижные, так и на движущиеся заряды. Теория электромагнитного поля созданная Д.К. Максвеллом представляет собой обобщение всех эмпирических зависимостей, установленных Эрстедом, Фарадеем и другими учеными при исследовании электрических и магнитных явлений. Между законами электромагнитного поля, выраженными уравнениями Максвелла и законами механики Ньютона существует определенная связь. В механике Ньютона, зная координаты материальной точки, его скорость и уравнение движения, можно определить его положение и скорость в любой точке пространства в каждый момент времени в будущем или прошлом. Уравнения Максвелла дают возможность, зная состояние поля в какой – либо момент времени, определить, как оно будет изменяться с течением времени. Но между законами механики и законами электромагнитного поля есть и различие. В механике при определении состояния движения системы опираются на представлении о дальнодействии. А теория электромагнитного поля опирается на принцип близкодействия, который позволяет проследить состояние электромагнитного поля в непосредственной близости с предыдущим его состоянием. В механике изменение и движение всегда рассматривается с учетом действия внешней силы, вызывающей движение тела, а в теории электромагнитного поля рассматривают изменение поля в пространстве с течением времени. Если даже источник, создающий поле со временем перестает действовать, поле продолжает существовать. Еще из уравнений Максвелла вытекает следствие о существовании электромагнитных волн и скорости их распространения. Колеблющийся электрический заряд создает изменяющееся электромагнитное поле. В результате колебаний электрических зарядов окружающее пространство излучается определенная энергия в виде электромагнитных волн, которые распространяются с определенной скоростью. Экспериментальными исследованиями было установлено, что скорость распространения электромагнитных волн равна 300 000 км/с.
5.3. Волновая и корпускулярная теории света
До открытия электромагнитной теории Максвелла существовали две различные теории о природе света – корпускулярная и волновая. Сторонники корпускулярной гипотезы, в том числе и Ньютон, рассматривали свет как поток световых корпускул. Сторонники корпускулярной теории объясняли прямолинейное распространение света, преломление при переходе из одной среды в другую и дисперсию, т.е. разложение белого света на составляющие его цвета. Однако корпускулярная теория не в состоянии была объяснить более сложные явления как интерференция и дифракция света. Под интерференцией света понимают усиление или ослабление света при наложении световых волн. Дифракция - это явление огибания волнами препятствий. Представители волновой теории рассматривали свет как процесс распространения волн, подобных движению волн на поверхности жидкости. С помощью волновой теории они сумели объяснить все явления, которые объяснила корпускулярная теория, а также все явления, которые она не была в состоянии объяснить (интерференция и дифракция). После открытия электромагнитных волн, ученые пришли к выводу, что свет представляет собой особый вид электромагнитных волн. Он отличается от обычных электромагнитных волн малой величиной длины волны ( В начале XX в немецкий физик Г.Герц открыл явление, фотоэффекта заключающийся в испускании электронов веществом под воздействием света, которое привело к определенным трудностям в электромагнитной теории. Это явление было исследовано русским физиком А.Столетовым, который установил, что энергия фотоэффекта возрастает с частотой света, но не зависит от интенсивности. Этот результат противоречил предсказаниям электромагнитной теории, которая не была в состоянии объяснить независимость энергии фотоэффекта от интенсивности освещения. Чтобы объяснить фотоэффект Эйнштейн отказался от волновых представлений о свете и обратился к его квантовой природе. В 1905 году он показал, что свет распространяется в виде потока световых квантов, которые были названы фотонами. Квантовый взгляд на природу света не мог полностью опровергнуть представлений о его волновом характере, о чем свидетельствовали явления интерференции и дифракции. Невозможно было объединить в единой картине волновые и квантовые представления. Таким образом, некоторые оптические явления, например, интерференция, дифракция можно объяснить только с помощью волновых представлений, тогда как фотоэффект объясняется корпускулярными представлениями о свете. В результате чего и возник корпускулярно – волновой дуализм, позже распространенном на микромир.
|
для видимого и 
для невидимого, ультрафиолетового света).
