M. Faraday와 전자기 분야의 다른 과학자들의 기초 연구, 전기장과 자기장 사이의 관계와 전자기장 모델에 대한 Faraday의 아이디어 고전 전기 역학의 이론적 발전이 완성되고 전자기장 이론이 창안되었으며 빛의 전자기 이론이 공식화 된 과학 발전에 필요한 연결 고리였습니다.
어떻게 시작되었는지
영국 물리학자 제임스 맥스웰(1831~1879)은 패러데이의 기초 연구를 계속했다. 1861-1862년에 Maxwell의 여러 기사가 출판되어 매체의 역할을 강조하는 새로운 이론을 제안하고 자기 상호 작용에서 이 매체의 거동을 나타낼 기계적 모델을 찾는 목표를 세웠습니다.
그가 만든 모델의 도움으로 그는 유명한 방정식에 도달합니다. Maxwell의 방정식 시스템은 Faraday의 아이디어를 일반화하고 전기장과 자기장 사이의 관계를 드러냈습니다. Faraday가 예측한 Maxwell의 방정식에서 매우 중요한 결론이 나옵니다. 교류 전자기장은 진공에서 빛의 속도와 같은 유한한 속도로 전파됩니다.
따라서 이것은이 발견의 모든 과학적, 기술적 결과와 함께 전자파의 존재를 증명했습니다.
1873년 J. Maxwell의 유명한 작품인 전기와 자기에 관한 논문이 출판되었습니다. 전자기장 분야의 연구를 요약하면 저자는 빛이 전자기파에 불과하다는 것을 보여주고 매체의 광학적 특성과 전자기적 특성 사이의 밀접한 관계에 주목하여 변위 전류의 개념을 처음 도입했습니다. 커패시터 플레이트 사이의 유전체에 자기장을 형성합니다.
고전전기역학의 발전을 완성한 맥스웰의 이론은 전자기장의 과학적 토대를 마련하고 빛의 전자기적 본성을 발견한 물리학자들에게 처음에는 의외였다. 이론의 주요 참고문헌과 결론이 실험적으로 충분히 확인되지 않은 것이 사실이다. 19세기의 마지막 분기는 본질적으로 맥스웰 이론의 실험적이고 이론적인 검증이라는 슬로건 아래 일어났다.
맥스웰 이론의 증명
Maxwell의 이론에서 발생한 첫 번째 문제 중 하나는 전기 현상과 자기 현상 사이에 분리할 수 없는 연결이 있는 경우 정전기와 전자기 단위 시스템 간에 동일한 연결이 있어야 한다는 것입니다. 정전기 및 전자기 단위)는 진공에서 빛의 속도와 같아야 합니다. 이 가설은 실험적 검증이 필요했습니다.
Maxwell 방정식의 상수 결정에 대한 중요한 이전 연구 결과는 러시아 과학자 A. G. Stoletov(1839–1896)에 속하며, 그는 이러한 단위의 비율을 결정하는 상당히 정확한 방법을 개발하고 처음으로 그것이 다음과 같다는 것을 확립했습니다. 빛의 속도.
이것은 아마도 Maxwell 이론의 타당성에 대한 첫 번째 증거 중 하나일 것입니다.
에너지의 운동 및 분배 문제를 해결하는 데 매우 중요한 것은 러시아 과학자 N.A. Umov(1846-1915)의 작업으로, 그는 운동 및 에너지 흐름의 개념을 도입하여 장 이론 심화를 향한 중요한 단계를 거쳤습니다.
그는 에너지 보존 법칙에 기초하여 매질에서의 에너지 이동에 대한 방정식을 유도하고 에너지 플럭스 밀도 벡터인 Umov 벡터를 도입했습니다.
전자기장에 대한 Umov 벡터의 별도 사례는 10년 후 영국 물리학자 John-Henry Poynting(1852–1914)에 의해 고려되었으며, 그는 1884년에 전자기장이 전달하는 에너지 플럭스 밀도에 대한 표현을 도출했습니다.
하인리히 헤르츠와 맥스웰 이론의 실험적 확인
그러나 1886-1889년에 Hertz가 수행한 실험만이 전자파의 존재를 실험적으로 확인하고 전자파의 속도는 크기가 빛의 속도와 같다는 주장만이 전자파와 빛의 성질의 완전한 동일성을 증명했습니다. 파동, 따라서 Maxwell의 이론에 연구 기초를 가져왔습니다.
원거리 행동을 거부한 M. Faraday와 D. Maxwell의 견해를 지지하는 G. Hertz는 1887년부터 그의 스승 G. Helmholtz의 유도 코일 실험을 반복하면서 Maxwell의 방정식에 기초하여 다음 이론을 발전시켰습니다. 전자기파를 방출하는 개방형 진동기. “진동기”와 “수신기”의 도움으로 그는 진동하는 방전이 전기와 자기라는 두 개의 수직 진동의 조합인 파동을 유발한다는 것을 보여주었습니다.
Hertz는 이러한 파동의 반사, 굴절, 간섭 및 편광을 밝혀냈고 모든 연구 사실이 Maxwell의 이론으로 완전히 설명된다는 것을 증명했습니다. 와이어를 통한 파동의 통과를 조사하면서 G. Hertz는 직선 도체에서 파동의 속도를 측정하는 고전적인 방법을 개발했습니다.
1890년에 출판된 “정지된 물체의 전기역학의 기본 방정식”이라는 작업에서 Hertz는 Maxwell의 방정식에 명확한 대칭 형태를 부여했습니다.
이는 전기 작용과 자기 작용 사이의 완전한 상호성을 잘 나타냅니다.
Hertz는 Umov-Poynting 벡터를 성공적으로 적용하여 쌍극자에 의해 주변 공간으로 방사되는 에너지 플럭스를 계산하는 데 성공한 최초의 사람으로, 진동자가 전달하는 에너지의 양이 쌍극자 길이의 제곱에 정비례함을 보여주었습니다. 쌍극자에 의해 생성된 파장의 세제곱에 반비례합니다.
이것은 안테나 이론의 출발점이자 무선 공학의 이론적 기초의 시작이었습니다. Hertz의 연구는 자유 전자기장의 존재를 발견했으며 물리학자들의 최우선 과제는 이 전자기장을 생성하고 감지하고 제어할 필요성이었습니다. 무엇보다도, 점점 더 작아지는 길이의 파동을 여기시키기 위해 새로운 유형의 발전기를 만드는 것이 필요했습니다. Hertz 자신은 66cm 길이의 파도를 사용했습니다.
1893년 이탈리아 Augusto Ritchie(1850-1920)는 10.6cm 길이의 파도를 받았고 뛰어난 러시아 과학자 P.M. 1894년 Lebedev는 6mm 길이의 전자기파를 얻는 실험을 시연했습니다.
전신 및 라디오
따라서 XIX 세기의 90 년대 초반. 전자기와 광학의 합성, 전자기파와 광파의 완전한 동일성이 입증되었습니다. 과학 이전에 새로운 문제가 발생합니다. 즉, 전신에 필요한 전자기파를 사용하는 것입니다. 처음으로 러시아 과학자 A.S. 1895년 포포프(1859–1906)
라디오 발명에 대한 포포프의 공적은 1900년 파리에서 열린 세계 전자 공학 회의에서 명예 졸업장과 금메달을 수여함으로써 공식적으로 인정되었습니다. 이탈리아의 무선 엔지니어 Guglielmo Marconi는 1896년 말에 영국으로 이사를 가서 무선 전신 구현을 위해 개발한 장치를 제안했으며 1897년에 이에 대한 특허를 받았습니다.
G. Marconi의 장점에는 실용적인 무선 전신 구현의 성공이 포함되어야 합니다. 특히 1901년 그는 대서양을 가로질러 미국과 최초의 무선 통신을 했습니다. 1896-1899년에 전기 및 무선 공학 분야의 뛰어난 세르비아 과학자이자 발명가인 Nikola Tesla(1854-1943)는 안테나 장치 개발에 참여했습니다.
이로써 전자기장의 존재에 대한 인식을 위한 투쟁은 완성되었다.
