M. Faraday ve diğer bilim adamlarının elektromanyetizma alanındaki temel araştırmasının yanı sıra Faraday’ın elektrik ve manyetik alanlar arasındaki ilişki ve elektromanyetik alan modeli hakkındaki fikirleri klasik elektrodinamiğin teorik gelişiminin tamamlandığı, elektromanyetik alan teorisinin yaratıldığı ve elektromanyetik ışık teorisinin formüle edildiği bilimin gelişiminde gerekli bağlantıydı.
Her şey nasıl başladı
İngiliz fizikçi James Maxwell (1831-1879) Faraday’ın temel araştırmalarına devam etti. 1861-1862’de Maxwell tarafından, ortamın rolünü vurgulayan yeni bir teori önerdiği ve bu ortamın manyetik etkileşimlerdeki davranışını ortaya çıkaracak mekanik bir model bulma hedefini belirlediği bir dizi makale yayınlandı.
Yaptığı model yardımıyla ünlü denklemlerine ulaşır. Maxwell’in denklem sistemi, Faraday’ın fikirlerini genelleştirdi ve elektrik ve manyetik alanlar arasındaki ilişkiyi ortaya çıkardı. Faraday tarafından tahmin edilen Maxwell denklemlerinden son derece önemli bir sonuç çıkar: alternatif bir elektromanyetik alan, boşluktaki ışığın hızına eşit olan sonlu bir hızla yayılır.
İşte bu, bu keşfin tüm bilimsel ve teknik sonuçlarıyla birlikte elektromanyetik dalgaların varlığına tanıklık etti.
1873’te J. Maxwell’in ünlü eseri Elektrik ve Manyetizma Üzerine Bir İnceleme yayınlandı. Elektromanyetik alan alanındaki araştırmasını özetleyen yazar, ışığın elektromanyetik dalgalardan başka bir şey olmadığını gösterdi, ortamın optik ve elektromanyetik özellikleri arasındaki yakın ilişkiyi kaydetti, ilk kez meydana gelen yer değiştirme akımı kavramını tanıttı. kapasitör plakaları arasındaki dielektrikte bir manyetik alan oluşturur.
Klasik elektrodinamiğin gelişimini tamamlayan, elektromanyetik alanın bilimsel temellerini oluşturan ve ışığın elektromanyetik doğasını keşfeden Maxwell’in teorisi, ilk başlarda fizikçiler tarafından kuşkuyla karşılandı. Gerçek şu ki, teorinin ana referansları ve sonuçları deneysel olarak yeterince doğrulanmamıştır. 19. yüzyılın son çeyreği, esasen Maxwell’in teorisinin deneysel ve teorik olarak doğrulanması sloganı altında gerçekleşti.
Maxwell’in teorisinin kanıtı
Maxwell’in teorisinden ortaya çıkan ilk sorunlardan biri, elektriksel ve manyetik olaylar arasında ayrılmaz bir bağlantı varsa, o zaman elektrostatik ve elektromanyetik birim sistemleri arasında, yani elektrodinamik sabitin (oranının oranı) aynı bağlantının olması gerektiğiydi. elektrostatik ve elektromanyetik birimler) boşluktaki ışık hızına eşit olmalıdır. Bu hipotez deneysel doğrulama gerektiriyordu.
Maxwell denklemlerinde sabitin belirlenmesine ilişkin önceki önemli araştırma sonuçları, bu birimlerin oranını belirlemek için oldukça doğru bir yöntem geliştiren ve ilk kez eşit olduğunu tespit eden Rus bilim adamı A. G. Stoletov’a (1839-1896) aittir. Işık hızı.
Bu belki de Maxwell’in teorisinin geçerliliğinin ilk kanıtlarından biriydi.
Enerjinin hareketi ve dağılımı sorununu çözmek için büyük önem taşıyan, alan teorisini derinleştirme yolunda önemli bir adım attığı Rus bilim adamı N.A. Umov’un (1846–1915) çalışmaları, hareket ve enerji akışı kavramını tanıttı.
Enerjinin korunumu yasasına dayanarak, bir ortamdaki enerjinin hareketi için bir denklem türetti ve enerji akışı yoğunluk vektörünü, Umov vektörünü tanıttı.
Bir elektromanyetik alan için Umov vektörünün ayrı bir durumu, 1884’te bir elektromanyetik alan tarafından taşınan enerji akışı yoğunluğu için bir ifade türetilen İngiliz fizikçi John-Henry Poynting (1852-1914) tarafından on yıl sonra ele alındı.
Heinrich Hertz ve Maxwell’in teorisinin deneysel olarak doğrulanması
Ve yine de, yalnızca Hertz tarafından 1886-1889’da gerçekleştirilen deneyler, elektromanyetik dalgaların varlığını deneysel olarak doğruladı ve elektromanyetik dalgaların hızının ışık hızına eşit büyüklükte olduğu iddiası, elektromanyetik ve ışığın özelliklerinin tam kimliğini kanıtladı. dalgalar ve böylece araştırma temelini Maxwell’in teorilerine getirdi.
Uzaktan eylemi reddeden M. Faraday ve D. Maxwell’in görüşlerinin destekçisi olan G. Hertz, 1887’den beri öğretmeni G. Helmholtz’un Maxwell denklemlerine dayanan indüksiyon bobinleriyle yaptığı deneyleri tekrarlayarak teorisini geliştirdi. elektromanyetik dalgalar yayan açık bir vibratör. Bir “vibratör” ve bir “alıcı” yardımıyla, salınımlı bir deşarjın, elektrik ve manyetik olmak üzere iki dikey salınımın bir kombinasyonu olan dalgalara neden olduğunu gösterdi.
Hertz, bu dalgaların yansımasını, kırılmasını, girişimini ve polarizasyonunu ortaya çıkardı ve tüm araştırma gerçeklerinin Maxwell’in teorisi tarafından tam olarak açıklandığını kanıtladı. Dalgaların tellerden geçişini araştıran G. Hertz, düz bir iletkende dalgaların hızını ölçmek için klasik bir yöntem geliştirdi.
1890’da yayınlanan “Durgun cisimlerin elektrodinamiğinin temel denklemleri” çalışmasında Hertz, Maxwell denklemine net bir simetrik form verdi,
elektrik ve manyetik hareketler arasındaki tam karşılıklılığı iyi sergiler.
Hertz, bir dipol tarafından çevredeki uzaya yayılan enerji akışını hesaplamak için Umov-Poynting vektörünü başarıyla uygulayan ilk kişiydi ve vibratör tarafından iletilen enerji miktarının dipol uzunluğunun karesiyle doğru orantılı olacağını gösterdi. ve dipol tarafından üretilen dalga boyunun küpü ile ters orantılıdır.
Bunlar anten teorisindeki başlangıç noktaları ve radyo mühendisliğinin teorik temellerinin başlangıcıydı. Hertz’in araştırması, serbest bir elektromanyetik alanın varlığını keşfetti ve fizikçiler için ilk öncelik, bu alanı oluşturma, tespit etme ve kontrol etme ihtiyacıydı. Her şeyden önce, giderek daha küçük uzunluklarda dalgaları harekete geçirmek için yeni tip jeneratörler yaratmak gerekiyordu. Hertz’in kendisi 66 cm uzunluğunda dalgalar kullandı.
1893’te İtalyan Augusto Ritchie (1850–1920) 10.6 cm uzunluğunda dalgalar aldı ve seçkin Rus bilim adamı P.M. 1894’te Lebedev, 6 mm uzunluğunda elektromanyetik dalgaların elde edilmesi üzerine deneyler yaptı.
Telgraf ve radyo
Yani, XIX yüzyılın 90’lı yıllarının başında. elektromanyetizma ve optiğin sentezi, elektromanyetik ve ışık dalgalarının tam kimliği kanıtlandı. Bilimden önce yeni bir sorun ortaya çıkıyor – telgrafın ihtiyaçları için elektromanyetik dalgaların kullanılması. İlk kez, Rus bilim adamı A.S. Popov (1859–1906) 1895’te
Popov’un radyonun icadındaki esası, 1900 yılında Paris’teki Dünya Elektroteknik Kongresi’nde kendisine bir fahri diploma ve altın madalya verilerek resmen tanındı. İtalyan radyo mühendisi Guglielmo Marconi’nin 1896’nın sonunda taşındığı İngiltere’ye telsiz telgrafın uygulanması için geliştirdiği cihazları önerdiğini ve 1897’de bunlar için bir patent aldığını belirtmek gerekir.
G. Marconi’nin esası, pratik radyotelgrafın uygulanmasındaki başarıları içermelidir, özellikle 1901’de Amerika ile Atlantik Okyanusu boyunca ilk radyo iletişimini yaptı. 1896–1899’da, elektrik ve radyo mühendisliği alanında parlak bir Sırp bilim adamı ve mucit olan Nikola Tesla (1854–1943), anten cihazlarının geliştirilmesiyle uğraştı.
Böylece elektromanyetik alanın varlığı gerçeğinin tanınması için verilen mücadele tamamlandı.
