विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संबंध में क्या निष्कर्ष निकले? समेकन के लिए प्रश्न

मैक्सवेल ने यह साबित कर दिया कि समय के साथ कोई भी बदलाव होता है चुंबकीय क्षेत्रएक चर के उद्भव की ओर ले जाता है विद्युत क्षेत्र, और समय के साथ विद्युत क्षेत्र में कोई भी परिवर्तन एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है (विद्युत चुंबकीय क्षेत्र का स्रोत विद्युत आवेश है)। मैक्सवेल ने भौतिक विज्ञान के सभी क्षेत्रों में एक गहरी छाप छोड़ी जिसे वह अपने छोटे से जीवन के दौरान छूने में कामयाब रहे: उन्होंने लोच के सिद्धांत, सांख्यिकीय यांत्रिकी, गैसों के गतिज सिद्धांत और, समीकरणों का उपयोग करके विद्युत चुम्बकीय घटनाओं का वर्णन किया जो अब उनके नाम पर हैं। सबसे ऊपर, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का सिद्धांत, उनकी एक पूरी सूची।

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र को अंतरिक्ष में इस रूप में प्रसारित होना चाहिए अनुप्रस्थ तरंगें. निर्वात में उनकी गति किमी/सेकेंड (प्रकाश की गति) होगी। में यांत्रिक तरंगेंऊर्जा माध्यम के एक कण से दूसरे कण में स्थानांतरित होती है, एक ही समय में पहुंचती है दोलन गति. चुंबकीय प्रेरण का बी-वेक्टर। ई-इलेक्ट्रिक क्षेत्र की ताकत

जर्मन भौतिक विज्ञानी, इलेक्ट्रोडायनामिक्स के संस्थापकों में से एक। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगों के अस्तित्व को प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध () किया गया

रेडियो तरंगें: टेलीविजन, रेडियो, सेल फोन. इन्फ्रारेड: पृथ्वी पर जीवन को बनाए रखना। (एक निश्चित तापमान पर). दृश्यमान प्रकाश: पौधों में प्रकाश संश्लेषण होता है, जिससे श्वसन के लिए आवश्यक ऑक्सीजन निकलती है। पराबैंगनी: टैनिंग का कारण बनता है। सामान्य से अधिक जलने का कारण बनता है। एक्स-रे: फ्लोरोग्राफी या एक्स-रे।

मैक्सवेल के सिद्धांत से विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संबंध में क्या निष्कर्ष निकले? कौन भौतिक मात्रासमय-समय पर परिवर्तन करें इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन. किस स्थिति में लहर इतनी तीव्र होगी कि उसका पता लगाया जा सके? विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र को अनुप्रस्थ तरंगों के रूप में अंतरिक्ष में प्रसारित होना चाहिए। चुंबकीय प्रेरण का बी-वेक्टर। ई-इलेक्ट्रिक क्षेत्र की ताकत वेक्टर ई और बी के दोलन कम से कम दोलन/सेकंड की आवृत्ति के साथ हुए।

"विद्युत चुम्बकीय तरंगें और उनके गुण" - लघु तरंगें। विद्युतचुम्बकीय तरंगें। रेडियो तरंगें। फोटोग्राफिक प्लेटों पर रासायनिक प्रभाव उत्पन्न करता है। 1901 में रोएंटजेन इसे प्राप्त करने वाले पहले भौतिक विज्ञानी थे नोबेल पुरस्कार. लोचदार ईथर की अवधारणा ने अघुलनशील विरोधाभासों को जन्म दिया। विद्युत चुम्बकीय तरंगें विद्युत चुम्बकीय दोलन हैं जो एक सीमित गति से अंतरिक्ष में फैलती हैं।

"विद्युत चुम्बकीय तरंगों का भौतिकी" - माइकल फैराडे। 1. विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र क्या है? =. 11वीं कक्षा के शिक्षक में भौतिकी का पाठ - खातेनोव्स्काया ई.वी. क्रास्नोय गांव में नगरपालिका शैक्षणिक संस्थान माध्यमिक विद्यालय नंबर 2। इस प्रकार विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है। . एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र बनाता है और इसके विपरीत। मैक्सवेल ने विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के नियमों को 4 विभेदक समीकरणों की एक प्रणाली के रूप में व्यक्त किया।

"ट्रांसफार्मर" - पाठ डिजिटल का उपयोग करता है शैक्षिक संसाधन http://school-collection.edu.ru से। किसी चालक कुंडली में प्रेरित ईएमएफ किस पर और कैसे निर्भर करता है? 9. 5. एसी स्रोत और प्रकाश बल्ब के बीच कौन सा उपकरण जोड़ा जाना चाहिए? क्या स्टेप-अप ट्रांसफार्मर को स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर में बदलना संभव है? द्वितीय. 13. महत्वपूर्ण लिखिए ट्रांसफार्मर विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना का उपयोग करता है।

"विद्युत चुम्बकीय तरंगें" - बर्लिन विश्वविद्यालय से स्नातक (1880) और जी. हेल्महोल्ट्ज़ के सहायक थे। 4.3 विद्युत चुम्बकीय तरंगों का प्रायोगिक अध्ययन। यदि ऑप्टिकल पथ में अंतर है। हस्तक्षेप शब्द. 4.1 विद्युत चुम्बकीय तरंगों का सृजन। कहाँ। सुप्रसिद्ध सिद्धांत में जोड़ा गया। मुख्य अधिकतम संगत. चित्र 7.7.

"विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र" - विद्युत चुम्बकीय तरंगों के गुण: निर्वात में विद्युत चुम्बकीय तरंगों की गति को दर्शाया जाता है लैटिन अक्षर s: s? 300,000 किमी/सेकेंड. विद्युत चुम्बकीय तरंग क्या है? विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अस्तित्व की भविष्यवाणी जे. ने की थी। विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में गड़बड़ी होगी। 9वीं कक्षा के भौतिकी शिक्षक, नगर शैक्षणिक संस्थान "माध्यमिक विद्यालय" रिफ्लेक्टर" लेसनोवा एन.पी.

"विद्युत चुम्बकीय तरंगें" - रेडियो तरंगें। रेडियो तरंगें इन्फ्रारेड पराबैंगनी एक्स-रे विकिरण। विद्युत चुम्बकीय तरंग में सदिश E और B एक दूसरे के सापेक्ष कैसे उन्मुख होते हैं? इन्हें ऑसिलेटरी सर्किट और मैक्रोस्कोपिक वाइब्रेटर का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है। एक्स-रे। विद्युतचुम्बकीय विकिरण का वह भाग जिसे आँख देखती है।

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एक आवेशित कण, जैसे कि एक इलेक्ट्रॉन, एक स्थिर गति से चलते हुए विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन नहीं करता है। विद्युत चुम्बकीय विकिरण आवेशित कणों की त्वरित () गति के दौरान ही होता है।

इस प्रकार, एक्स-रे विकिरण एंटीकैथोड से टकराने वाले इलेक्ट्रॉनों की किरण के तेज मंदी के परिणामस्वरूप उत्पन्न होता है।

डी कई भौतिक प्रक्रियाओं को समझने के लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों का एक और बहुत महत्वपूर्ण स्रोत एक विद्युत द्विध्रुव है जो हार्मोनिक दोलन करता है (चित्र 7.11)। द्विध्रुव का विद्युत क्षण हार्मोनिक नियम के अनुसार समय में बदलता है:

,

कहाँ
.

विद्युत आवेश का प्रत्यावर्ती विस्थापन एक वर्तमान तत्व के अस्तित्व के बराबर है, जिसके चारों ओर, बायोट-सावर्ट-लाप्लास कानून के अनुसार, एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है। हालाँकि, इस मामले में चुंबकीय क्षेत्र परिवर्तनशील होगा, क्योंकि इसका कारण बनने वाला वर्तमान तत्व बदल रहा है। एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र का कारण बनता है - एक विद्युत चुम्बकीय तरंग माध्यम के माध्यम से फैलती है। द्विध्रुव से बड़ी दूरी पर (
, - विद्युत चुम्बकीय तरंग की लंबाई) तरंग गोलाकार हो जाती है, इस तरंग में सदिश और एक दूसरे के और वेग वेक्टर के लंबवत , जो बदले में त्रिज्या वेक्टर के साथ निर्देशित होता है . इस मामले में, वेक्टर - समानांतर के स्पर्शरेखा (बायोट-सावर्ट-लाप्लास कानून के अनुसार)। विद्युत चुम्बकीय तरंग उत्सर्जित करने वाले विद्युत द्विध्रुव के मामले में, विद्युत आवेशों में त्वरण होता है
.

इसी प्रकार, विद्युत चुम्बकीय विकिरण तब होता है जब इलेक्ट्रॉन कोश परमाणु नाभिक के सापेक्ष विस्थापित होते हैं। ऐसा विस्थापन या तो एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र के संपर्क के परिणामस्वरूप, या पदार्थ के परमाणुओं के थर्मल कंपन के परिणामस्वरूप हो सकता है। बाद वाला तंत्र गर्म पिंडों के तथाकथित "थर्मल इलाज" का कारण है।

यह ध्यान रखना दिलचस्प है कि चुंबकीय द्विध्रुव के आवधिक विरूपण के दौरान, एक विद्युत चुम्बकीय तरंग भी उत्सर्जित होती है।

एन और अंजीर. चित्र 7.12 एक बेलनाकार चुंबक को अपनी धुरी पर चुम्बकित दिखाता है। सिलेंडर के अनुदैर्ध्य विरूपण (स्थिर त्रिज्या पर) से चुंबकत्व में बदलाव आएगा और चुंबकीय क्षण:

.

चुंबकीय सिलेंडर का आवधिक विरूपण चुंबकीय क्षण में आवधिक परिवर्तन और विद्युत चुम्बकीय तरंग के उत्सर्जन के साथ होता है। हालाँकि, इस मामले में वेक्टर स्पर्शरेखीय रूप से मेरिडियन और वेक्टर की ओर निर्देशित है - एक गोलाकार तरंग सतह पर एक समानांतर स्पर्श रेखा।

व्याख्यान 8. इलेक्ट्रोडायनामिक्स में सापेक्षता का सिद्धांत

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों, आवेशों और धाराओं का सापेक्षिक परिवर्तन। विद्युत क्षेत्र में विभिन्न प्रणालियाँउलटी गिनती. विभिन्न संदर्भ प्रणालियों में चुंबकीय क्षेत्र। विभिन्न संदर्भ प्रणालियों में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र। विद्युत आवेश की अपरिवर्तनशीलता का प्रमाण। लोरेंत्ज़ परिवर्तनों के तहत मैक्सवेल के समीकरणों का अपरिवर्तनीयता।

8.1. विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों, आवेशों और धाराओं का सापेक्षिक परिवर्तन

8.1.1. विभिन्न संदर्भ प्रणालियों में विद्युत क्षेत्र

जैसा कि ज्ञात है, सभी जड़त्वीय संदर्भ प्रणालियों में यांत्रिक घटनाएं (संदर्भ प्रणाली एक दूसरे के सापेक्ष सीधी और समान रूप से चलती हैं) उसी तरह आगे बढ़ती हैं। इस मामले में, यह स्थापित करना असंभव है कि इनमें से कौन सी प्रणाली आराम पर है और कौन सी गतिमान है, और इसलिए हम केवल एक दूसरे के संबंध में इन प्रणालियों की सापेक्ष गति के बारे में बात कर सकते हैं।

विद्युत चुम्बकीय घटनाओं की सहायता से निरपेक्ष गति के अस्तित्व का प्रमाण प्राप्त करना भी असंभव है, और इसलिए, निरपेक्ष संदर्भ प्रणालियों के अस्तित्व का प्रमाण प्राप्त करना भी असंभव है। एक दूसरे के सापेक्ष सीधी और समान रूप से चलने वाली सभी संदर्भ प्रणालियाँ समान हैं, और इन सभी संदर्भ प्रणालियों में विद्युत चुम्बकीय घटना के नियम समान हैं। यह विद्युतचुंबकीय घटनाओं के लिए सापेक्षता का सिद्धांत है: विद्युतचुंबकीय घटनाएं संदर्भ के सभी जड़त्वीय फ़्रेमों में समान रूप से घटित होती हैं। इसलिए, हम विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र को विद्युत क्षेत्र और चुंबकीय क्षेत्र में विभाजित करने के सापेक्षता सिद्धांत को तैयार कर सकते हैं: विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र के अलग-अलग विचार का केवल एक सापेक्ष अर्थ है।

पहले, समय के साथ क्षेत्रों में परिवर्तन के कारण विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के पारस्परिक परिवर्तनों पर विचार किया जाता था। इसी तरह की घटना तब घटित होती है जब विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र प्रेक्षक के सापेक्ष गति करता है।

मान लीजिए कि एक धनात्मक आवेश निर्वात में चुंबकीय क्षेत्र में गति करता है। पहले पर्यवेक्षक (चुंबकीय क्षेत्र के सापेक्ष स्थिर) के दृष्टिकोण से, लोरेंत्ज़ बल आवेश पर कार्य करता है:

,

जहां q आवेश मान है;

- चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण;

वी - चार्ज गति;

α चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण वेक्टर की दिशा और कण वेग वेक्टर के बीच का कोण है।

इस बल की दिशा लम्बवत् होती है और , वेक्टर उत्पाद की दिशा से मेल खाता है
.

के बारे में आवेश के साथ गतिमान दूसरे पर्यवेक्षक के सापेक्ष, आवेश गतिहीन है, हालाँकि वही बल उस पर कार्य करता है एफ. लेकिन यदि आवेश के परिमाण के समानुपाती बल किसी स्थिर आवेश पर कार्य करता है, तो इसका मतलब है कि वहाँ एक विद्युत क्षेत्र है। ऐसे क्षेत्र की ताकत सूत्र द्वारा निर्धारित की जा सकती है

. (8.1)

ऐसे विद्युत क्षेत्र की तीव्रता का वेक्टर बल की दिशा के साथ मेल खाता है एफ, यानी विद्युत क्षेत्र शक्ति वेक्टर वेक्टर के लंबवत है और (चित्र 8.1)।

इस प्रकार, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र संदर्भ फ्रेम पर निर्भर करता है। यदि किसी संदर्भ फ्रेम में एक चुंबकीय क्षेत्र है, तो पहले के सापेक्ष चलने वाले अन्य संदर्भ फ्रेम में चुंबकीय और विद्युत दोनों क्षेत्र मौजूद हैं।

आर आइए विभिन्न संदर्भ प्रणालियों में विद्युत क्षेत्र के व्यवहार पर विचार करें। हम उस संदर्भ प्रणाली पर विचार करेंगे जिसमें विद्युत आवेश या आवेश वाले कंडक्टर एक स्थिर संदर्भ प्रणाली - एक प्रणाली के रूप में आराम पर हैं
. संदर्भ का एक फ्रेम एक निश्चित गति से घूम रहा है वीसंदर्भ प्रणाली K के सापेक्ष, गतिशील संदर्भ प्रणाली, प्रणाली -
(चित्र 8.2)।

आइए मान लें कि संदर्भ प्रणाली में
दो स्थिर, समान रूप से आवेशित समानांतर प्लेटें हैं जो घनत्व के साथ आवेश ले जाती हैं
और
. प्लेटें समतल के समानांतर "बी" भुजा वाली वर्गाकार होती हैं
. प्लेटों के बीच की दूरी 0 प्लेटों के आकार "बी" की तुलना में छोटी है। इस संबंध में, प्लेटों के बीच विद्युत क्षेत्र को एक समान माना जा सकता है। प्लेटें निर्वात में हैं, अर्थात्।
. में स्थित एक पर्यवेक्षक द्वारा मापा गया विद्युत क्षेत्र का परिमाण
- प्रणाली, के बराबर
. इस मामले में, अक्ष के समानांतर विद्युत क्षेत्र शक्ति वेक्टर का घटक निर्धारित किया जाता है
. संदर्भ प्रणाली में
, गति से चल रहा है दिशा में
लोरेंत्ज़ परिवर्तनों के अनुसार, दूरी में घट जाती है एक बार। दूरी के बाद से समतलों के बीच सदिश के परिमाण पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता , तो किसी दिए गए दिशा में विद्युत क्षेत्र नहीं बदलता है। इस मामले के लिए विद्युत क्षेत्र रेखाओं का चित्र चित्र में दिखाया गया है। 8.3.

दूसरे मामले में (चित्र 8.4), जब प्लेटें समानांतर होती हैं चमक
सिस्टम में
, अनुदैर्ध्य भुजाओं की लंबाई कम हो जाती है और वर्ग आयताकार बन जाते हैं, गति की दिशा में चपटे हो जाते हैं। चूँकि संदर्भ प्रणाली की पसंद के संबंध में विद्युत आवेश एक अपरिवर्तनीय मात्रा है (परिवर्तन नहीं करता है), अर्थात।
, तो आवेश स्थिर रहने पर, सतह का क्षेत्रफल घट जाता है, इसलिए, में सतह आवेश घनत्व कई गुना बढ़ जाता है
. इसलिए, किसी दिए गए दिशा में विद्युत क्षेत्र की ताकत बराबर होगी

, (8.2)

टी ।इ। विद्युत क्षेत्र की ताकत का अनुप्रस्थ घटक बढ़ जाता है एक स्थिर संदर्भ प्रणाली की तुलना में कई गुना। इसके परिणामस्वरूप धनात्मक बिंदु आवेश की विद्युत क्षेत्र रेखाओं का पैटर्न बदल जाएगा (चित्र 8.5)। वे आवेश की गति की दिशा के लंबवत् दिशा में संघनित होते हैं।

यह दिखाया जा सकता है कि विद्युत क्षेत्र की ताकत में एक समान परिवर्तन ZOX विमान में होगा।

प्राप्त परिणामों को दूसरे रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है। मान लीजिए कि संदर्भ के दो ढाँचे हैं
और . प्रणाली गतिशील संबंध विशेष रूप से प्रणाली
निरंतर गति से वीएक्स अक्ष के समानांतर (चित्र 8.6)। सिस्टम में
एक चुंबकीय क्षेत्र है, जो तीव्रता वेक्टर द्वारा विशेषता है एच. अंतरिक्ष "ए" में विचारित बिंदु पर चुंबकीय क्षेत्र शक्ति वेक्टर के घटक क्रमशः बराबर हैं
. फिर उसी बिंदु पर, लेकिन सिस्टम में , आंदोलन के परिणामस्वरूप, तीव्रता के साथ एक विद्युत क्षेत्र दिखाई देगा इ, जिसके घटक क्रमशः बराबर हैं
. विद्युत क्षेत्र की ताकत के अलग-अलग घटकों पर सूत्र (8.1) लागू करने पर, हम प्राप्त करते हैं

(8.3)

यदि सिस्टम में एक विद्युत क्षेत्र भी है, फिर सिस्टम में परिणामी विद्युत क्षेत्र भी है
परिणामी तनाव वेक्टर की विशेषता होगी इ, जिसके घटक क्रमशः बराबर हैं

(8.4)

आइए हम उस पर जोर दें वीसिस्टम की गति है सिस्टम के सापेक्ष
.

8.1.2. विभिन्न संदर्भ प्रणालियों में चुंबकीय क्षेत्र

चलने पर पता चलता है विद्युत शुल्क(जब कोई विद्युत क्षेत्र धारा की उपस्थिति में गति करता है), अंतरिक्ष में एक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है।

इस क्षेत्र को निर्धारित करने के लिए, गति v के साथ पहले पर्यवेक्षक के सापेक्ष गतिमान आवेश +q पर विचार करें। ऐसा आवेश तीव्रता के साथ एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है

, (8.5)

कहाँ आर- अंतरिक्ष में आवेश से विचारित बिंदु तक खींचा गया त्रिज्या वेक्टर।

चूँकि अभिव्यक्ति में (8.5)
- विचाराधीन बिंदु A पर आवेश द्वारा निर्मित विद्युत क्षेत्र का प्रेरण, जो संबंध द्वारा विद्युत क्षेत्र की ताकत से संबंधित है
, फिर वेक्टर की दिशा को ध्यान में रखते हुए डी(जिसकी दिशा त्रिज्या वेक्टर की दिशा से मेल खाती है आरकिसी दिए गए बिंदु पर) लिखा जा सकता है

. (8.6)

अभिव्यक्ति (8.6) वेक्टर उत्पाद का मापांक है, अर्थात।

. (8.7)

संबंध (8.7) हमें यह बताने की अनुमति देता है कि वेक्टर एचसदिशों के लंबवत वीऔर डी.

आवेश के साथ गतिमान दूसरे प्रेक्षक के लिए केवल एक विद्युत क्षेत्र होता है, जिसका प्रेरण वेक्टर बराबर होता है डी. इस प्रकार, एक स्थिर संदर्भ फ्रेम में केवल एक विद्युत क्षेत्र होता है, और एक गतिशील संदर्भ फ्रेम में विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र होते हैं (चित्र 8.7)।

यू हम विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र की विशेषताओं के बीच संबंध स्थापित करते हैं। ऐसा करने के लिए, हम दो संदर्भ प्रणालियाँ पेश करते हैं, जिनमें से एक (K) दूसरे (K '') के सापेक्ष दिशा X 1 (चित्र 8.8) में चलती है। हम मानते हैं कि चार्ज संदर्भ फ्रेम में आराम पर है क "। इस स्थिति में, चयनित चार्ज का विद्युत क्षेत्र सिस्टम K के सापेक्ष "-v" की गति से चलेगा। चुंबकीय क्षेत्र शक्ति वेक्टर के घटकों के लिए सूत्र (8.6) का उपयोग करना (वेग v के संकेत को ध्यान में रखते हुए), हमारे पास होगा

(8.8)

यदि K प्रणाली में शक्ति घटकों के साथ एक चुंबकीय क्षेत्र भी है
, तो विचाराधीन अंतरिक्ष में बिंदु पर परिणामी चुंबकीय क्षेत्र को इस चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता वेक्टर के घटकों द्वारा चित्रित किया जाएगा:

(8.9)

संबंध (8.9) में, गति v प्रणाली K की गति की गति है (जिसमें तीव्रता वेक्टर के घटकों के साथ एक चुंबकीय क्षेत्र है
) सिस्टम K के सापेक्ष।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि चुंबकीय क्षेत्र के परिवर्तन के लिए संबंध (8.9) केवल उस स्थिति में मान्य होते हैं जब गति निर्वात में प्रकाश प्रसार की गति से बहुत कम गति पर होती है।

8.1.3. विभिन्न संदर्भ प्रणालियों में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में एक बिंदु आवेश पर कार्य करने वाले लोरेंत्ज़ बल की अभिव्यक्ति गति के सापेक्ष समीकरण की अपरिवर्तनीय आवश्यकताओं को ध्यान में रखते हुए प्राप्त की गई थी:

.

नतीजतन, लोरेंत्ज़ बल की अभिव्यक्ति भी सापेक्ष रूप से अपरिवर्तनीय होनी चाहिए, यानी। पास होना एक ही नज़रसंदर्भ के सभी जड़त्वीय फ़्रेमों में। इस प्रकार, यदि दो संदर्भ प्रणालियाँ K और K " हैं, जिनमें से एक, उदाहरण के लिए K ", समान रूप से और सीधी गति से चलती है वीफ़्रेम K के सापेक्ष, तो इन संदर्भ प्रणालियों में लोरेंत्ज़ बल के लिए अभिव्यक्तियों का रूप होगा

(8.10)

. (8.11)

लोरेंत्ज़ बल (8.10) और (8.11) के लिए अभिव्यक्ति के सापेक्ष अपरिवर्तनीयता का उपयोग करना और एक जड़त्वीय फ्रेम से दूसरे में संक्रमण के दौरान बलों के परिवर्तन सूत्रों को ध्यान में रखते हुए, विद्युत और वेक्टर के बीच संबंध प्राप्त करना संभव है विभिन्न संदर्भ प्रणालियों में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के चुंबकीय क्षेत्र। ऐसे परिवर्तनों के एक विशेष मामले पर पहले विचार किया गया था।

बल परिवर्तन सूत्रों का रूप होता है

(8.12)

(8.13)

, (8.14)

कहा पे वी - सापेक्ष गतिसंदर्भ प्रणालियों की गतियाँ;

यू एक्स, यू वाई, यू जेड - संबंधित समन्वय अक्षों पर आवेशित कण की गति की गति का अनुमान;

.

आइए हम F y और F y के स्थान पर सूत्र (8.13) में उनकी अभिव्यक्ति (8.10), (8.11) रखें, हमारे पास होगा

. (8.15)

सूत्र (8.15) से मात्राओं को छोड़कर और सापेक्षता के सिद्धांत में वेग जोड़ने के लिए सूत्रों का उपयोग करना
और
संबंध (8.15) के बाईं ओर सभी पदों को समूहीकृत करते हुए, हम पाते हैं

(8.16)

समानता (8.16) मनमाने मूल्यों के लिए मान्य है और . परिणामस्वरूप, कोष्ठक (8.16) में दिए गए भाव व्यक्तिगत रूप से शून्य के बराबर हैं। उन्हें शून्य के बराबर करके, हम विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र वैक्टर के लिए परिवर्तन सूत्र प्राप्त करते हैं:

(8.17)

(8.18)

(8.19)

इसी प्रकार, संबंध (8.14) के आधार पर, हम अन्य वेक्टर घटकों के लिए परिवर्तन सूत्र प्राप्त कर सकते हैं इऔर बी:

(8.20)

(8.21)

(8.22)

विद्युत क्षेत्र शक्ति वेक्टर के प्रक्षेपण के लिए रूपांतरण सूत्र की व्युत्पत्ति ( इ) ई एक्स की गणना संबंध का उपयोग करके की जा सकती है

. (8.23)

पिछले मामलों की तरह ही काम करते हुए, हम फॉर्म में संबंध (8.23) को कम करते हैं

कहाँ
.

सूत्र (8.19) और (8.22) का उपयोग करके, हम इसे पाते हैं

. (8.25)

इस प्रकार, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र वैक्टर के लिए परिवर्तन सूत्र का रूप है

(8.26)

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र वैक्टर को बदलने के सूत्र (8.26) हमें किसी भी जड़त्वीय संदर्भ प्रणाली में इस क्षेत्र के वैक्टर निर्धारित करने की अनुमति देते हैं, यदि वे उनमें से किसी एक में ज्ञात हैं।

8.1.4. विद्युत आवेश अपरिवर्तनीयता का प्रमाण

एक धनात्मक विद्युत आवेश को अंदर आने दें
-सिस्टम, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 8.9, तीव्रता के साथ विद्युत क्षेत्र के पार . फिर सिस्टम में , गति से चल रहा है , इस प्रणाली में स्थिर आवेश पर एक बल द्वारा कार्य किया जाता है

. (8.27)

सापेक्षतावादी गतिकी से यह ज्ञात होता है कि प्रणाली में (एक गतिशील सामग्री कण पर प्रदान किया गया
) बल कार्य करता है

. (8.28)

चूँकि समानता के बाएँ पक्ष (8.27) और (8.28) बराबर हैं, तो दाएँ पक्ष भी बराबर हैं, जो तब संभव है जब
. यह निष्कर्ष आवेश अपरिवर्तन के बारे में ऊपर दी गई धारणा के अनुरूप है और इसे इस कथन का एक सरल प्रमाण माना जा सकता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि वॉल्यूम चार्ज घनत्व  लोरेंत्ज़ परिवर्तनों के अनुसार बदलता है। यह इस तथ्य के कारण है कि वॉल्यूम चार्ज घनत्व

.

समान प्रभार वितरण के साथ

.

लोरेंत्ज़ परिवर्तनों के अनुसार, कानून के अनुसार, एक जड़त्वीय प्रणाली से दूसरे में संक्रमण के दौरान मात्रा बदलती है

.

नतीजतन, एक जड़त्वीय संदर्भ प्रणाली से दूसरे में जाने पर, वॉल्यूमेट्रिक चार्ज घनत्व कानून के अनुसार बदल जाता है:

. (8.29)

एक जड़त्वीय प्रणाली से दूसरे में संक्रमण करते समय, हमें विद्युत आवेश प्राप्त होता है

. (8.30)

संबंध (8.30) से यह स्पष्ट है कि वास्तव में, संदर्भ के एक फ्रेम से दूसरे में जाने पर, चार्ज एक स्थिर मान रहता है, अर्थात। लोरेंत्ज़ परिवर्तनों के संबंध में विद्युत आवेश अपरिवर्तनीय है।

यह ज्ञात है कि जूल-लेनज़ कानून एक स्थिर संदर्भ फ्रेम में विभेदक रूप में विद्युत क्षेत्र की ताकत पर वर्तमान घनत्व की निर्भरता को प्रदर्शित करता है:

.

यह दिखाया जा सकता है कि वर्तमान घनत्व जेएक स्थिर माध्यम में जिसमें आवेश गति से चलते हैं वीतनाव के साथ विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में इऔर बी, कानून के अनुसार लोरेंत्ज़ परिवर्तनों के अनुसार परिवर्तन

, (8.31)

सदिशों के परिमाण कहां हैं इऔर बी(वेक्टर के समान इ " और बी " ) को शास्त्रीय इलेक्ट्रोडायनामिक्स की तरह ही परिभाषित किया गया है, अर्थात, अनिवार्य रूप से, समानता (8.10 और 8.11) द्वारा।

इस कार्य में, तरंगों की अवधारणा, विद्युत चुम्बकीय तरंगों और उनकी प्रायोगिक पहचान, विद्युत चुम्बकीय तरंगों के गुण और विद्युत चुम्बकीय तरंगों के पैमाने जैसे मुद्दों पर विचार किया गया।

विद्युत चुम्बकीय तरंगें अंतरिक्ष में विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के प्रसार की प्रक्रिया है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अस्तित्व की सैद्धांतिक भविष्यवाणी अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जे.सी. मैक्सवेल ने की थी। ह ज्ञात है कि बिजलीएक चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है (ओरस्टेड का प्रयोग), एक बदलता चुंबकीय क्षेत्र एक विद्युत धारा उत्पन्न करता है (फैराडे का प्रयोग)। इन प्रायोगिक तथ्यों को ध्यान में रखते हुए, अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी मैक्सवेल ने विद्युत चुम्बकीय तरंगों का सिद्धांत बनाया। अपने समीकरणों के आधार पर, वह इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि निर्वात और ढांकता हुआ में, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की मनमानी गड़बड़ी विद्युत चुम्बकीय तरंग के रूप में फैलती है।

इस प्रकार, विद्युत आवेशों की त्वरित गति से विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उद्भव होता है - विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों में परस्पर संबंधित परिवर्तन। मैक्सवेल के अनुसार: एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र एक भंवर विद्युत क्षेत्र (विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना) उत्पन्न करता है, और एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र एक भंवर चुंबकीय क्षेत्र (मैग्नेटोइलेक्ट्रिक प्रेरण) उत्पन्न करता है। परिणामस्वरूप, अंतरिक्ष के पड़ोसी क्षेत्रों में एक एकल विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र दिखाई देता है।

मैक्सवेल के अनुसार:

एक विद्युत चुम्बकीय तरंग अनुप्रस्थ होती है, चूँकि सदिश विद्युत क्षेत्र शक्ति और चुंबकीय क्षेत्र शक्ति एक दूसरे के लंबवत होते हैं और तरंग के प्रसार की दिशा के लंबवत तल में स्थित होते हैं, निर्वात में उनकी प्रसार गति लगभग 300,000 किमी/सेकेंड होती है, यह तरंग ऊर्जा वहन करती है;

विद्युत चुम्बकीय तरंगें, अन्य तरंगों की तरह, ऊर्जा ले जाती हैं। यह ऊर्जा विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों के प्रसार में निहित है;

विद्युत चुम्बकीय तरंग में गति होनी चाहिए, और इसलिए यह पिंडों पर दबाव डालती है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के साथ पहला प्रयोग 1888 में जी. हर्ट्ज़ द्वारा किया गया था। स्पार्क गैप और एक समान रिसीवर का उपयोग करके, उन्होंने विद्युत चुम्बकीय तरंगों को प्राप्त किया और रिकॉर्ड किया, उनके प्रतिबिंब और अपवर्तन की खोज की। विद्युत चुम्बकीय तरंगों के आगे के अध्ययन से पता चला कि उनमें परावर्तन, अपवर्तन, विवर्तन, हस्तक्षेप और ध्रुवीकरण का अनुभव करने की क्षमता है।

रेडियो संचार में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के व्यावहारिक उपयोग की योग्यता रूसी भौतिक विज्ञानी ए.एस. की है। पोपोव।

मैक्सवेल के सिद्धांत का अर्थ:

1. मैक्सवेल ने दिखाया कि विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र परस्पर जुड़े विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों का एक समूह है।

2. एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक सीमित गति से फैलने वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अस्तित्व की भविष्यवाणी की।

3. दिखाया गया कि प्रकाश तरंगें विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं, और उनमें भौतिक प्रकृतिअन्य विद्युत चुम्बकीय तरंगों से अलग नहीं है - रेडियो तरंगें, अवरक्त, पराबैंगनी, एक्स-रे और गामा विकिरण।

4. बिजली, चुंबकत्व और प्रकाशिकी को एक साथ जोड़ा गया।

विद्युत चुम्बकीय तरंगें विद्युत चुम्बकीय तरंगों की अवधारणा विद्युत चुम्बकीय तरंगों का निर्माण प्रकार विद्युत चुम्बकीय विकिरणउनके गुण और अनुप्रयोग समूह TE-21 के छात्र द्वारा प्रदर्शित: सिज़िकोव एंड्री

विद्युत चुम्बकीय तरंग की प्रकृति विद्युत चुम्बकीय तरंग समय के साथ अंतरिक्ष में वैकल्पिक (भंवर) विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों का प्रसार है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों का निर्माण विद्युत चुम्बकीय तरंगों का अध्ययन दोलन आवेशों द्वारा किया जाता है, और यह महत्वपूर्ण है कि ऐसे आवेशों की गति की गति समय के साथ बदलती है, अर्थात वे त्वरण के साथ चलती हैं।

ऐतिहासिक सन्दर्भमैक्सवेल विद्युत चुम्बकीय तरंगों की वास्तविकता से गहराई से आश्वस्त थे, लेकिन उनकी प्रयोगात्मक खोज को देखने के लिए जीवित नहीं थे। उनकी मृत्यु के केवल 10 साल बाद, हर्ट्ज़ द्वारा प्रयोगात्मक रूप से विद्युत चुम्बकीय तरंगें प्राप्त की गईं। 1895 में, ए.एस. पोपोव ने प्रदर्शन किया प्रायोगिक उपयोगरेडियो संचार के लिए EMW। अब हम जानते हैं कि हमारे आस-पास का सारा स्थान वस्तुतः विभिन्न आवृत्तियों की विद्युत चुम्बकीय तरंगों से व्याप्त है।

विभिन्न आवृत्तियों की विद्युत चुम्बकीय तरंगें एक दूसरे से भिन्न होती हैं। वर्तमान में, सभी विद्युत चुम्बकीय तरंगों को तरंग दैर्ध्य (और, तदनुसार, आवृत्ति द्वारा) छह मुख्य श्रेणियों में विभाजित किया गया है: रेडियो तरंगें, अवरक्त विकिरण, दृश्य विकिरण, पराबैंगनी विकिरण, एक्स-रे, γ विकिरण

रेडियो तरंगें ऑसिलेटरी सर्किट और मैक्रोस्कोपिक वाइब्रेटर का उपयोग करके उत्पन्न की जाती हैं। गुण: विभिन्न आवृत्तियों और विभिन्न तरंग दैर्ध्य वाली रेडियो तरंगें मीडिया द्वारा अलग-अलग तरीके से अवशोषित और परावर्तित होती हैं। विवर्तन और व्यतिकरण गुण प्रदर्शित करें। अनुप्रयोग: रेडियो संचार, टेलीविजन, रडार।

किसी पदार्थ के परमाणुओं या अणुओं द्वारा उत्सर्जित अवरक्त विकिरण (थर्मल)। इन्फ्रारेड विकिरण किसी भी तापमान पर सभी पिंडों द्वारा उत्सर्जित होता है। गुण: कुछ अपारदर्शी पिंडों के साथ-साथ बारिश, धुंध, बर्फ, कोहरे से होकर गुजरता है; एक रासायनिक प्रभाव पैदा करता है (फोटोग्लैस्टिंकी); किसी पदार्थ द्वारा अवशोषित होकर, यह उसे गर्म करता है; अदृश्य; हस्तक्षेप और विवर्तन घटना में सक्षम; तापीय विधियों द्वारा रिकार्ड किया गया। अनुप्रयोग: उत्पादों, लकड़ी, फलों को सुखाने के लिए उद्योग में रात्रि दृष्टि उपकरण, फोरेंसिक, फिजियोथेरेपी।

दृश्यमान विकिरण आँख द्वारा ग्रहण किये जाने वाले विद्युतचुम्बकीय विकिरण का भाग। गुण: परावर्तन, अपवर्तन, आंख को प्रभावित करता है, फैलाव, हस्तक्षेप, विवर्तन में सक्षम।

पराबैंगनी विकिरणस्रोत: क्वार्ट्ज ट्यूबों के साथ गैस-डिस्चार्ज लैंप। हर किसी के द्वारा विकिरणित एसएनएफ, जिसके लिए t 0> 1 000 डिग्री सेल्सियस, साथ ही चमकदार पारा वाष्प। गुण: उच्च रासायनिक गतिविधि, अदृश्य, उच्च मर्मज्ञ क्षमता, सूक्ष्मजीवों को मारता है, छोटी खुराक में मानव शरीर (टैनिंग) पर लाभकारी प्रभाव पड़ता है, लेकिन बड़ी खुराक में इसका नकारात्मक प्रभाव पड़ता है, कोशिका विकास, चयापचय में परिवर्तन होता है। आवेदन: चिकित्सा में, उद्योग में।

एक्स-रे उच्च इलेक्ट्रॉन त्वरण पर उत्सर्जित होते हैं। गुण: हस्तक्षेप, एक्स-रे विवर्तन द्वारा क्रिस्टल लैटिस, उच्च भेदन शक्ति। बड़ी मात्रा में विकिरण विकिरण बीमारी का कारण बनता है। अनुप्रयोग: रोगों के निदान के उद्देश्य से चिकित्सा में आंतरिक अंग; नियंत्रण के लिए उद्योग में आंतरिक संरचनाविभिन्न उत्पाद.

γ-विकिरण स्रोत: परमाणु नाभिक ( परमाणु प्रतिक्रियाएँ). गुण: इसमें अत्यधिक भेदन शक्ति होती है और इसका मजबूत जैविक प्रभाव होता है। अनुप्रयोग: चिकित्सा, उत्पादन (γ-दोष का पता लगाना) में।

जीवित जीवों पर विद्युत चुम्बकीय विकिरण का प्रभाव 50 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण, जो एसी तारों द्वारा बनाया जाता है, लंबे समय तक संपर्क में रहने से उनींदापन, थकान के लक्षण और सिरदर्द का कारण बनता है। घरेलू विद्युत चुम्बकीय विकिरण के प्रभाव को न बढ़ाने के लिए, विशेषज्ञ हमारे अपार्टमेंट में चलने वाले विद्युत उपकरणों को एक-दूसरे के करीब नहीं रखने की सलाह देते हैं - एक माइक्रोवेव ओवन, एक इलेक्ट्रिक स्टोव, एक टीवी, वॉशिंग मशीन, रेफ्रिजरेटर, लोहा, इलेक्ट्रिक केतली। उनके बीच की दूरी कम से कम 1.5-2 मीटर होनी चाहिए। आपके बिस्तर टीवी या रेफ्रिजरेटर से समान दूरी पर होने चाहिए।

जीवित जीवों पर विद्युत चुम्बकीय विकिरण का प्रभाव रेडियो तरंगें इन्फ्रारेड पराबैंगनी एक्स-रे γ-विकिरण गृहकार्य: मनुष्यों, जानवरों और पौधों पर प्रत्येक विकिरण के प्रभाव के बारे में अपनी नोटबुक में लिखें।

समेकन के लिए प्रश्न 1. विद्युत चुम्बकीय तरंग किसे कहते हैं? 2. विद्युत चुम्बकीय तरंग का स्रोत क्या है? 3. विद्युत चुम्बकीय तरंग में सदिश E और B एक दूसरे के सापेक्ष कैसे उन्मुख होते हैं? 4. वायु में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रसार की गति क्या है?

समेकन के लिए प्रश्न 5. मैक्सवेल के सिद्धांत से विद्युत चुम्बकीय तरंगों के संबंध में क्या निष्कर्ष निकले? 6. विद्युत चुम्बकीय तरंग में कौन सी भौतिक राशियाँ समय-समय पर बदलती रहती हैं? 7. विद्युत चुम्बकीय तरंगों के लिए तरंग दैर्ध्य, इसकी गति, अवधि और दोलनों की आवृत्ति के बीच कौन से संबंध मान्य हैं? 8. किस स्थिति में लहर इतनी तीव्र होगी कि उसका पता लगाया जा सके?

समेकन के लिए प्रश्न 9. विद्युत चुम्बकीय तरंगें सबसे पहले कब और किसके द्वारा प्राप्त की गईं? 10. विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अनुप्रयोग के उदाहरण दीजिए। 11. विभिन्न प्रकृति की विद्युत चुम्बकीय तरंगों को बढ़ते तरंग दैर्ध्य के क्रम में व्यवस्थित करें: 1) अवरक्त विकिरण; 2) एक्स-रे विकिरण; 3) रेडियो तरंगें; 4) γ-तरंगें।