Ekzistenca e valëve elektromagnetike u parashikua teorikisht nga Maxwell si pasojë e drejtpërdrejtë e ekuacioneve të fushës elektromagnetike. Shpejtësia e valëve elektromagnetike në vakum doli të jetë e barabartë me . Vlerat e tij numerike pothuajse përkonin me shpejtësinë e dritës në vakum, e cila, sipas matjeve të Fizeau në 1849, ishte 3.15 × 108 m/s. Një rastësi tjetër e rëndësishme në vetitë e valëve elektromagnetike dhe dritës është për shkak të natyrës tërthore të valëve. Transversiteti i valëve elektromagnetike rrjedh nga ekuacionet e Maxwell-it, dhe transversiteti i valëve të dritës - nga eksperimentet mbi polarizimin e dritës (Jung 1817). Këto dy fakte e çuan Maksuellin në përfundimin se drita është një valë elektromagnetike.
Ekuacionet e Maxwell për vakum në mungesë të rrymave ( J= 0) dhe tarifat (r = 0) dhe kanë formën e mëposhtme
Ku e0 dhe m0 janë konstantet elektrike dhe magnetike, përkatësisht. Ekuacioni (1) tregon se fusha magnetike krijohet nga një fushë elektrike alternative. Ekuacioni (2) është një formulim matematikor i ligjit të induksionit elektromagnetik. Ekuacioni i mëposhtëm shpreh faktin se nuk ka fushë elektrike statike në vakum. Ekuacioni (4) postulon mungesën e ngarkesave magnetike. Duke aplikuar në të dyja pjesët e ekuacionit (1) operacionin Kalb, marrim
, (6)
Aty ku merren parasysh relacionet (5) dhe merret parasysh se rendi i diferencimit në lidhje me variablat e pavarur (koordinatat hapësinore dhe koha) mund të ndryshohet. Duke zbatuar relacionin e njohur nga analiza vektoriale për operatorët diferencialë, shkruajmë
Këtu D është operatori Laplace, i cili shkruhet në koordinatat karteziane si
Meqenëse në rastin e konsideruar atëherë nga relacioni (6), duke marrë parasysh ekuacionin (2), marrim ekuacionin për vektorin:
, (7)
Ku 
është shpejtësia e dritës në vakum.
Në mënyrë të ngjashme, duke aplikuar operacionin rot në të dy pjesët e barazisë (2), marrim një ekuacion për operatorin:
(8)
Ekuacionet (7), (8) janë lineare në terren. Prandaj, ato janë ekuivalente me një grup ekuacionesh skalare të së njëjtës formë, secila prej të cilave përfshin vetëm një komponent kartezian të forcës së fushës elektrike ose magnetike.
dhe 
(a = x, y, Z) (9)
Ekuacionet (7), (8), (9) quhen ekuacione valore. Zgjidhjet e tyre kanë karakter të përhapjes së valëve.
Valë e sheshtë.
Le të supozojmë se një komponent arbitrar i fushës Ф (për shembull, Еα ose Наα) varet nga vetëm një koordinatë hapësinore, për shembull. Z, dhe koha, d.m.th. Ф = Ф( Z,T). Atëherë ekuacioni (9) do të thjeshtohet dhe do të marrë formën
(10)
Ekuacioni (10) plotësohet nga një funksion i formës:
Ku F1 dhe F2 janë funksione arbitrare (të diferencueshme) të argumenteve të tyre.
Formula (11) shpreh zgjidhjen e përgjithshme të ekuacionit (10). Ai përshkruan mbivendosjen e dy valëve. E para prej tyre përhapet përgjatë, dhe e dyta - kundër boshtit. Z. Shpejtësitë e të dy valëve janë të njëjta dhe të barabarta NGA. Në të vërtetë, shqetësimi Ф1, i cili ishte në momentin e kohës T 1 në pikë Z 1, për momentin T 2 vjen në një pikë Z 2, i përcaktuar nga relacioni T 1 – z1/c = t2 – Z 2/C. Nga këtu në T 2 > T 1 kemi z2 > z1 dhe shpejtësia e përhapjes së shqetësimit të valës është e barabartë me V= (z2 – z1)/(t2 – t1) = c.
Funksionet Ф1 = Ф( Z, T) dhe Ф2 = Ф2( Z, T) përshkruani valët e rrafshët, meqenëse shqetësimi i valës ka të njëjtën vlerë në të gjitha pikat e një rrafshi të pafund pingul me drejtimin e përhapjes. Forma specifike e funksioneve Ф1 dhe Ф2 përcaktohet nga kushtet fillestare dhe kufitare të problemit.
Konkretizojmë ligjin e ndryshimit të fushës së dritës në kohë dhe hapësirë. Konsideroni, për shembull, komponentin kartezian të fushës E(Z, T). Lëreni në Z = 0 E(0, T) = POR Cos(wt), d.m.th., intensiteti i fushës së dritës ndryshon sipas ligjit harmonik. Pastaj, në përputhje me (11), në rajonin me Z≥0 do të përhapet një valë harmonike e rrafshët
Në këtë shprehje E 0 është amplituda e valës, w është frekuenca rrethore e lidhur me periudhën T dhe frekuenca e lëkundjeve n = 1/T nga relacionet
Opsione K dhe Z, përcaktuar si
Ka përkatësisht numrin e valës dhe gjatësinë e valës. Vlera j = w T – kz quhet faza e plotë e valës dhe varet nga T dhe Z. Faza j = kz, i shoqëruar me një ndryshim në rrugën e përshkuar nga vala, quhet inkursion fazor ose zhvendosje fazore.
Vendndodhja e pikave me të njëjtën vlerë fazore quhet ballë valore. Në një valë harmonike të rrafshët, fronti i valës është një plan pingul me drejtimin e përhapjes.
Lëreni një valë harmonike të rrafshët të përhapet në një drejtim arbitrar të dhënë nga një vektor njësi. Sipërfaqet e fazave konstante kanë formën e rrafsheve pingul me vektorin (Fig. 1). Prezantojmë vektorin e valës
Vektori tregon drejtimin e përhapjes së valës, dhe moduli i tij është i barabartë me numrin e valës K=w/ C. Le të shënojmë distancën e përshkuar nga vala në drejtimin si x dhe të vizatojmë një vektor nga origjina në një pikë arbitrare të frontit të valës. Pastaj, siç mund të shihet nga Fig. një,
Duke përdorur relacionin e fundit, marrim
Tani fusha e valës mund të përfaqësohet si
Me një ndryshim harmonik në kohë të fuqisë së fushave elektrike dhe magnetike, frekuenca mbetet konstante. Në optikë, ata shpesh flasin jo për harmonikë, por për monokromatike valë. Monochromatic do të thotë "një ngjyrë". Ky term u ngrit sepse në diapazonin e dukshëm syri regjistron një ndryshim në frekuencën e rrezatimit si ndryshim në ngjyrë.
Në të ardhmen, për varësinë e forcës së fushës në valë nga koordinatat dhe koha, në vend të (13), është i përshtatshëm të përdoret shënimi kompleks, duke marrë parasysh formulën Euler
Vlera E 0 në (14) mund të jetë real dhe kompleks. Duke pasur parasysh se në përgjithësi:
Dhe tg j = Im( E 0)/Re( E 0), shprehjen (14) e shkruajmë si
,
Ku | E 0| është amplituda e valës së rrafshët, j është faza fillestare e lëkundjeve në pikën = 0. Shenja “Re” dhe shenja e modulit do të hiqen gjatë shkrimit, megjithatë, duke mos harruar se vetëm pjesa reale e shprehjet komplekse të përdorura kanë kuptim fizik.
(15)
Shënimi kompleks është veçanërisht i përshtatshëm sepse, kur përdoret, diferencimi i forcës së fushës në lidhje me kohën ¶/¶ T reduktohet, siç mund të shihet nga (15), thjesht në shumëzim me iw. Produkti skalar mund të shkruhet si ( Kx· X + Ky· X + kz· X), kështu që diferencimi, për shembull, në lidhje me koordinatën x reduktohet në shumëzim me Ikx.
Është e lehtë të verifikohet se barazimet (9) plotësohen edhe nga valët e formës
Në të cilën fuqitë e fushës varen vetëm nga një ndryshore hapësinore - moduli i vektorit të rrezes.
Valë të tilla quhen sferike.
Merrni parasysh ekuacionin e valës skalare
Dhe ne do të kërkojmë zgjidhjen e saj të formës Ф = Ф( T,R). Për një funksion sferikisht simetrik Ф, operatori Laplace ka formën
Prandaj, ekuacioni i valës do të rishkruhet si më poshtë
Le të prezantojmë një funksion ndihmës F = R F. Pastaj ekuacioni i fundit transformohet në një formë të ngjashme me (10):
Prandaj, zgjidhja e përgjithshme e saj do të paraqitet si një mbivendosje e dy valëve që rrjedhin në drejtime të kundërta:
Duke u kthyer në funksionin e dëshiruar Ф, marrim
(16)
Shprehja (16) përshkruan dy valë sferike. Termi i parë është një valë që lëviz në drejtim të rritjes së vlerave të r, d.m.th. nga qendra ku ndodhet burimi i pikës. Një valë e tillë quhet divergjent. Termi i dytë përshkruan një valë që lëviz në drejtim të zvogëlimit të vlerës së r, d.m.th., drejt qendrës. Një valë e tillë quhet konverguese. Vlera e Ф në një pikë fikse në kohë në një sferë me rreze konstante është konstante.
Nëse një shqetësim harmonik vendoset në një sferë me rreze r0, e cila është në fazë në të gjitha pikat e sferës
,
Atëherë vala divergjente e ngacmuar nga një burim i tillë në r > r0 mund të përfaqësohet si:
Këtu, ndryshe nga një valë e rrafshët, amplituda varet nga koordinata, dhe frontet e fazës dhe amplitudës janë sfera.
Në paraqitjen komplekse, një valë sferike divergjente mund të shkruhet si më poshtë:
(18)
Së bashku me një plan, një valë harmonike sferike është një valë referimi me rëndësi të madhe për optikën. Prandaj, theks i veçantë i kushtohet përshkrimit të këtyre proceseve valore. Megjithëse vetë këto valë janë kryesisht një abstraksion matematikor, roli i tyre në përshkrimin e fenomeneve optike nuk mund të mbivlerësohet. Në shumë raste, një rreze e vërtetë drite mund të zbërthehet në një spektër në terma të valëve harmonike të rrafshët. Rrezatimi i një mediumi real, i përbërë nga atome dhe molekula të ngacmuara, shpesh mund të përfaqësohet si një mbivendosje e valëve sferike.
Për të analizuar strukturën e një valë elektromagnetike të rrafshët, është e përshtatshme të shkruani ekuacionet e Maxwell-it në formë simbolike duke përdorur operatorin diferencial vektorial "nabla".
,
Ku janë vektorët njësi të drejtuar përgjatë boshteve X, Y, Z Sistemi i koordinatave karteziane.
Duke marrë parasysh se për një fushë vektoriale arbitrare
Ekuacionet e Maxwell (1) - (4) mund të shkruhen si më poshtë:
(19)
Zgjidhjen e këtyre ekuacioneve do ta kërkojmë në formën e valëve harmonike të rrafshët
(23)
(24)
Ku dhe janë vektorë konstantë që nuk varen nga koha, por përbërësit e të cilëve mund të jenë kompleks. Zëvendësimi i shprehjeve (23) dhe (24) në ekuacionin (19) - (22) dhe duke marrë parasysh se
Ne marrim raportet e mëposhtme:
(25)
Spektri i valëve elektromagnetike.
Valët elektromagnetike klasifikohen sipas gjatësisë së valës lambda ose frekuencës së valës së lidhur f. Vëmë re gjithashtu se këto parametra karakterizojnë jo vetëm valën, por edhe vetitë kuantike të fushës elektromagnetike. Prandaj, në rastin e parë, vala elektromagnetike përshkruhet nga ligjet klasike, të studiuara në këtë vëllim, dhe në rastin e dytë, nga ligjet kuantike, të studiuara në vëllimin 5 të këtij manuali.
Shqyrtoni konceptin e spektrit të valëve elektromagnetike. Spektri i valëve elektromagnetike quhet brezi i frekuencës së valëve elektromagnetike që ekzistojnë në natyrë.
Spektri i rrezatimit elektromagnetik sipas rendit të rritjes së frekuencës është:
1) valët e radios;
2) Rrezatimi infra i kuq;
3) Emetimi i dritës;
4) Rrezatimi me rreze X;
5) Rrezatimi gama.
Seksione të ndryshme të spektrit elektromagnetik ndryshojnë në mënyrën se si ato lëshojnë dhe marrin valë që i përkasin një ose një seksioni tjetër të spektrit. Për këtë arsye, nuk ka kufij të mprehtë midis pjesëve të ndryshme të spektrit elektromagnetik.
Valët e radios studiohen nga elektrodinamika klasike. Drita infra të kuqe dhe rrezatimi ultravjollcë studiohen si nga optika klasike ashtu edhe nga fizika kuantike. Rrezatimi me rreze X dhe gama studiohet në fizikën kuantike dhe bërthamore.
Le të shqyrtojmë më në detaje spektrin e valëve elektromagnetike.
Valët e radios.
valët e radios janë valë elektromagnetike gjatësia e të cilave kalon 0,1 mm (frekuenca më e vogël se 3 10 12 Hz = 3000 GHz).
Valët e radios ndahen në:
1. Valët ultra të gjata me gjatësi vale më të madhe se 10 km (frekuencë më e vogël se 3 10 4 Hz = 30 kHz);
2. Valët e gjata në gjatësi prej 10 km deri në 1 km (frekuenca në intervalin 3 10 4 Hz - 3 10 5 Hz = 300 kHz);
3. Valët mesatare në gjatësi prej 1 km deri në 100 m (frekuenca në intervalin 3 10 5 Hz -310 6 Hz = 3 MHz);
4. Valët e shkurtra në diapazonin e gjatësisë valore nga 100m deri në 10m (frekuenca në intervalin 310 6 Hz-310 7 Hz=30 MHz);
5. Valët ultra të shkurtra me gjatësi vale më të vogël se 10m (frekuencë më e madhe se 310 7 Hz = 30 MHz).
Valët ultra të shkurtra, nga ana tjetër, ndahen në:
a) valët metër;
b) valë centimetrash;
c) valët milimetrike;
d) nënmilimetër ose mikrometër.
Valët me gjatësi vale më të vogël se 1 m (frekuenca më e vogël se 300 MHz) quhen mikrovalë ose mikrovalë.
Për shkak të vlerave të mëdha të gjatësive të valëve të diapazonit të radios në krahasim me madhësinë e atomeve, përhapja e valëve të radios mund të konsiderohet pa marrë parasysh strukturën atomistike të mediumit, d.m.th. fenomenologjikisht, siç është zakon në ndërtimin e teorisë së Maxwell-it. Vetitë kuantike të valëve të radios manifestohen vetëm për valët më të shkurtra ngjitur me pjesën infra të kuqe të spektrit dhe gjatë përhapjes së të ashtuquajturit. impulse ultrashort me kohëzgjatje të rendit 10 -12 sek - 10 -15 sek, të krahasueshme me kohën e lëkundjeve të elektroneve brenda atomeve dhe molekulave.
Rrezatimi infra të kuqe dhe i dritës.
infra të kuqe, dritë, duke përfshirë ultraviolet, rrezatimet janë rajoni optik i spektrit të valëve elektromagnetike në kuptimin më të gjerë të fjalës. Afërsia e seksioneve të spektrit të këtyre valëve çoi në ngjashmërinë e metodave dhe instrumenteve të përdorura për studimin dhe zbatimin e tyre praktik. Historikisht, për këto qëllime janë përdorur lente, grila difraksioni, prizma, diafragma, substanca optike aktive që janë pjesë e pajisjeve të ndryshme optike (interferometra, polarizues, modulatorë etj.).
Nga ana tjetër, rrezatimi i rajonit optik të spektrit ka modele të përgjithshme të kalimit të mediave të ndryshme, të cilat mund të merren duke përdorur optikën gjeometrike, e cila përdoret gjerësisht për llogaritjet dhe ndërtimin e pajisjeve optike dhe kanaleve të përhapjes së sinjalit optik.
Spektri optik zë një gamë të gjatësive të valëve elektromagnetike në intervalin nga 210 -6 m = 2 μm deri në 10 -8 m = 10 nm (në frekuencë nga 1.510 14 Hz deri në 310 16 Hz). Kufiri i sipërm i diapazonit optik përcaktohet nga kufiri me gjatësi vale të gjatë të gamës infra të kuqe, dhe Kufiri më i ulët i valëve të shkurtra ultravjollcë(Fig.2.14).
|
Oriz. 1.14. |
Gjerësia e brezit të frekuencës optikeështë afërsisht 18 oktavë 1 , nga të cilat diapazoni optik përbën afërsisht një oktavë (); për ultravjollcë - 5 oktava (), për rrezatim infra të kuqe - 11 oktava (
Në pjesën optike të spektrit, dukuritë për shkak të strukturës atomistike të materies bëhen domethënëse. Për këtë arsye, së bashku me vetitë valore të rrezatimit optik, shfaqen edhe vetitë kuantike.
Rrezatimi me rreze X dhe gama.
Në fushën e rrezatimit me rreze X dhe gama, vetitë kuantike të rrezatimit dalin në pah.
rrezatimi me rreze x lind gjatë ngadalësimit të grimcave të ngarkuara shpejt (elektrone, protone, etj.), si dhe si rezultat i proceseve që ndodhin brenda predhave elektronike të atomeve.
Rrezatimi gamaështë pasojë e dukurive që ndodhin brenda bërthamave atomike, si dhe si rezultat i reaksioneve bërthamore. Kufiri midis rrezeve X dhe rrezatimit gama përcaktohet me kusht nga madhësia e kuantit të energjisë 2 që korrespondon me një frekuencë të caktuar rrezatimi.
Rrezatimi me rreze X përbëhet nga valë elektromagnetike me një gjatësi prej 50 nm deri në 10 -3 nm, që korrespondon me një energji kuantike prej 20 eV deri në 1 MeV.
Rrezatimi gama është valë elektromagnetike me një gjatësi vale më të vogël se 10 -2 nm, që korrespondon me një energji fotoni më të madhe se 0,1 MeV.
natyra elektromagnetike e dritës.
Drita përfaqëson pjesën e dukshme të spektrit të valëve elektromagnetike, gjatësitë valore të të cilave zënë intervalin nga 0,4 μm deri në 0,76 μm. Çdo komponent spektral i rrezatimit optik mund të shoqërohet me një ngjyrë të caktuar. Ngjyrosja e komponentëve spektralë të rrezatimit optik të përcaktuara nga gjatësia e valës së tyre. Ngjyra e rrezatimit ndryshon kur gjatësia e valës së tij zvogëlohet si më poshtë: e kuqe, portokalli, e verdhë, jeshile, cian, vjollcë, vjollcë.
Drita e kuqe që korrespondon me gjatësinë e valës më të gjatë përcakton fundin e kuq të spektrit. Drita vjollce - korrespondon me kufirin vjollcë.
dritë natyrale nuk është me ngjyrë dhe paraqet një mbivendosje të valëve elektromagnetike nga i gjithë spektri i dukshëm. Drita natyrore vjen nga emetimi i valëve elektromagnetike nga atomet e ngacmuar. Natyra e ngacmimit mund të jetë e ndryshme: termike, kimike, elektromagnetike, etj. Si rezultat i ngacmimit, atomet lëshojnë valë elektromagnetike në mënyrë kaotike për rreth 10 -8 sekonda. Meqenëse spektri energjetik i ngacmimit të atomeve është mjaft i gjerë, valët elektromagnetike lëshohen nga i gjithë spektri i dukshëm, faza fillestare, drejtimi dhe polarizimi i të cilit është i rastësishëm. Për këtë arsye, drita natyrale nuk polarizohet. Kjo do të thotë se "dendësia" e përbërësve spektralë të valëve elektromagnetike të dritës natyrore që kanë polarizime reciproke pingule është e njëjtë.
Valët elektromagnetike harmonike në diapazonin e dritës quhen monokromatike. Për një valë drite monokromatike, një nga karakteristikat kryesore është intensiteti. intensiteti i valës së dritësështë vlera mesatare e densitetit të fluksit të energjisë (1.25) bartur nga vala:
ku është vektori Poynting.
Llogaritja e intensitetit të një valë drite, plani, monokromatike me një amplitudë fushe elektrike në një mjedis homogjen me përshkueshmëri dielektrike dhe magnetike sipas formulës (1.35) duke marrë parasysh (1.30) dhe (1.32) jep:
ku është indeksi i thyerjes së mediumit; - impedanca e vakumit.
Tradicionalisht, dukuritë optike konsiderohen me ndihmën e rrezeve. Përshkrimi i dukurive optike me ndihmën e rrezeve quhet gjeometriko-optike. Rregullat për gjetjen e trajektoreve të rrezeve të zhvilluara në optikën gjeometrike përdoren gjerësisht në praktikë për analizën e fenomeneve optike dhe në ndërtimin e pajisjeve të ndryshme optike.
Le të japim një përkufizim të një rrezeje bazuar në paraqitjen elektromagnetike të valëve të dritës. Para së gjithash, rrezet janë linja përgjatë të cilave përhapen valët elektromagnetike. Per kete arsye Rayështë një vijë, në secilën pikë të së cilës vektori mesatar Poynting i një valë elektromagnetike është i drejtuar në mënyrë tangjenciale në këtë vijë.
Në mjediset homogjene izotropike, drejtimi i vektorit mesatar Poynting përkon me sipërfaqen normale në valë (sipërfaqja ekuifaze), d.m.th. përgjatë vektorit të valës .
Kështu, në mjediset izotropike homogjene, rrezet janë pingul me frontin valor përkatës të një valë elektromagnetike.
Për shembull, merrni parasysh rrezet e emetuara nga një burim drite monokromatik me pikë. Nga pikëpamja e optikës gjeometrike, një grup rrezesh burojnë nga pika e burimit në drejtimin radial. Nga pozicioni i esencës elektromagnetike të dritës, një valë elektromagnetike sferike përhapet nga pika e burimit. Në një distancë mjaft të madhe nga burimi, lakimi i frontit të valës mund të neglizhohet, duke supozuar se një valë lokalisht sferike është e rrafshët. Duke e ndarë sipërfaqen e frontit të valës në një numër të madh seksionesh lokalisht të sheshta, është e mundur të vizatohet një normal përmes qendrës së çdo seksioni, përgjatë të cilit përhapet vala e rrafshët, d.m.th. në interpretimin gjeometriko-optik të rrezes. Kështu, të dyja qasjet japin të njëjtin përshkrim të shembullit të konsideruar.
Detyra kryesore e optikës gjeometrike është gjetja e drejtimit të rrezes (trajektores). Ekuacioni i trajektores gjendet pas zgjidhjes se problemit variacional te gjetjes se minimumit te te ashtuquajturit. veprimet në trajektoret e dëshiruara. Pa hyrë në detaje të formulimit dhe zgjidhjes rigoroze të këtij problemi, mund të supozojmë se rrezet janë trajektore me gjatësinë totale optike më të vogël. Kjo deklaratë është pasojë e parimit të Fermatit.
Qasja variacionale për përcaktimin e trajektores së rrezeve mund të zbatohet edhe për mediat johomogjene, d.m.th. media të tilla, në të cilat indeksi i thyerjes është funksion i koordinatave të pikave të mediumit. Nëse funksioni përshkruan formën e sipërfaqes së ballit valor në një mjedis johomogjen, atëherë ai mund të gjendet bazuar në zgjidhjen e ekuacionit diferencial të pjesshëm të njohur si ekuacioni eikonal, dhe në mekanikën analitike si ekuacion Hamilton - Jacobi:
Pra, bazën matematikore të përafrimit gjeometriko-optik të teorisë elektromagnetike e përbëjnë metoda të ndryshme për përcaktimin e fushave të valëve elektromagnetike në rreze, bazuar në ekuacionin eikonal ose në ndonjë mënyrë tjetër. Përafrimi gjeometriko-optik përdoret gjerësisht në praktikë në radio elektronike për të llogaritur të ashtuquajturat. sisteme kuazi-optike.
Si përfundim, vërejmë se aftësia për të përshkruar dritën njëkohësisht dhe nga pozicionet valore duke zgjidhur ekuacionet e Maksuellit dhe me ndihmën e rrezeve, drejtimi i të cilave përcaktohet nga ekuacionet Hamilton-Jacobi që përshkruajnë lëvizjen e grimcave, është një nga manifestimet. të dualizmit të dritës, i cili, siç dihet, çoi në formulimin e parimeve kryesore të mekanikës kuantike.
|
Shkalla e valëve elektromagnetike |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Pothuajse gjithçka që dimë për kozmosin (dhe mikrobotën) është e njohur për ne falë rrezatimit elektromagnetik, domethënë luhatjeve në fushat elektrike dhe magnetike që përhapen në vakum me shpejtësinë e dritës. Në fakt, drita është një lloj i veçantë i valëve elektromagnetike të perceptuara nga syri i njeriut. Një përshkrim i saktë i valëve elektromagnetike dhe përhapja e tyre jepet nga ekuacionet e Maxwell-it. Megjithatë, ky proces mund të shpjegohet në mënyrë cilësore pa asnjë matematikë. Le të marrim një elektron në qetësi - pothuajse një pikë ngarkesë elektrike negative. Krijon një fushë elektrostatike rreth vetes, e cila ndikon në ngarkesat e tjera. Një forcë refuzuese vepron mbi ngarkesat negative, dhe një forcë tërheqëse vepron mbi ngarkesat pozitive, dhe të gjitha këto forca drejtohen rreptësisht përgjatë rrezeve që vijnë nga elektroni ynë. Me distancën, ndikimi i një elektroni në ngarkesat e tjera dobësohet, por kurrë nuk zbret në zero. Me fjalë të tjera, në të gjithë hapësirën e pafundme rreth vetes, elektroni krijon një fushë force radiale (kjo është e vërtetë vetëm për një elektron që është përjetësisht në qetësi në një pikë). Supozoni se një forcë e caktuar (nuk do ta specifikojmë natyrën e saj) shqetësoi papritmas pjesën tjetër të elektronit dhe e detyroi atë të lëvizte pak anash. Tani linjat e fushës duhet të ndryshojnë nga qendra e re ku elektroni ka lëvizur. Por fusha elektrike që rrethon ngarkesën nuk mund të rindërtohet menjëherë. Në një distancë mjaft të madhe, linjat e forcës do të tregojnë vendndodhjen fillestare të ngarkesës për një kohë të gjatë. Kështu do të jetë derisa të afrohet vala e ristrukturimit të fushës elektrike, e cila përhapet me shpejtësinë e dritës. Kjo është një valë elektromagnetike dhe shpejtësia e saj është një veti themelore e hapësirës në Universin tonë. Natyrisht, ky përshkrim është jashtëzakonisht i thjeshtuar, madje disa prej tij janë thjesht të gabuara, por jep një përshtypje të parë se si përhapen valët elektromagnetike. Ajo që është e gabuar me këtë përshkrim është kjo. Procesi i përshkruar nuk është në të vërtetë një valë, domethënë një proces oshilues periodik që përhapet. Kemi shpërndarje, por nuk ka asnjë hezitim. Por kjo mangësi është shumë e lehtë për t'u rregulluar. Le të detyrojmë të njëjtën forcë që e nxori elektronin nga pozicioni i tij origjinal, ta kthejmë menjëherë në vendin e tij. Pastaj rirregullimi i parë i fushës elektrike radiale do të pasohet menjëherë nga i dyti, duke rivendosur gjendjen origjinale të punëve. Tani lëreni elektronin të përsërisë periodikisht këtë lëvizje, dhe më pas valët reale do të kalojnë përgjatë vijave radiale të forcës së fushës elektrike në të gjitha drejtimet. Kjo foto tashmë është shumë më e mirë se e para. Sidoqoftë, nuk është gjithashtu plotësisht e vërtetë - valët janë thjesht elektrike, jo elektromagnetike. Këtu është koha për të kujtuar ligjin e induksionit elektromagnetik: një fushë elektrike në ndryshim gjeneron një fushë magnetike dhe një fushë magnetike në ndryshim gjeneron një fushë elektrike. Këto dy fusha duket se janë të lidhura me njëra-tjetrën. Sapo krijojmë një ndryshim të ngjashëm me valën në fushën elektrike, asaj i shtohet menjëherë një valë magnetike. Është e pamundur të ndash këtë palë valësh - ky është një fenomen i vetëm elektromagnetik. Ju mund ta rafinoni më tej përshkrimin, duke hequr qafe gradualisht pasaktësitë dhe përafrimet e përafërta. Nëse e çojmë këtë çështje deri në fund, do të marrim vetëm ekuacionet e përmendura tashmë të Maxwell. Por le të ndalemi në gjysmë të rrugës, sepse tani për tani vetëm një kuptim cilësor i çështjes është i rëndësishëm për ne dhe të gjitha pikat kryesore tashmë janë të qarta nga modeli ynë. Kryesorja është pavarësia e përhapjes së një valë elektromagnetike nga burimi i saj. Në fakt, valët e fushave elektrike dhe magnetike, megjithëse u ngritën për shkak të lëkundjeve të ngarkesës, por larg saj përhapen plotësisht në mënyrë të pavarur. Çfarëdo që të ndodhë me ngarkesën e burimit, sinjali për të nuk do të arrijë me valën elektromagnetike dalëse - në fund të fundit, ai do të përhapet jo më shpejt se drita. Kjo na lejon të konsiderojmë valët elektromagnetike si fenomene fizike të pavarura së bashku me ngarkesat që i gjenerojnë ato. |
Faqe 1
Planifikoni
1. Hyrje
2. Koncepti i valës dhe karakteristikat e saj
3. Valët elektromagnetike
4. Prova eksperimentale e ekzistencës së valëve elektromagnetike
5. Dendësia e fluksit të rrezatimit elektromagnetik
6. Shpikja e radios
7. Vetitë e valëve elektromagnetike
8. Modulimi dhe zbulimi
9. Llojet e radiovalëve dhe përhapja e tyre
Prezantimi
Proceset valore janë jashtëzakonisht të përhapura në natyrë. Ekzistojnë dy lloje të valëve në natyrë: mekanike dhe elektromagnetike. Valët mekanike përhapen në lëndë: gaz, të lëngët ose të ngurtë. Valët elektromagnetike nuk kanë nevojë për ndonjë substancë për përhapjen e tyre, e cila, në veçanti, përfshin valët e radios dhe dritën. Një fushë elektromagnetike mund të ekzistojë në një vakum, domethënë në një hapësirë që nuk përmban atome. Megjithë ndryshimin domethënës midis valëve elektromagnetike dhe valëve mekanike, valët elektromagnetike gjatë përhapjes së tyre sillen si valë mekanike. Por, ashtu si lëkundjet, të gjitha llojet e valëve përshkruhen në mënyrë sasiore nga të njëjtat ose pothuajse të njëjtat ligje. Në punën time, do të përpiqem të marr parasysh shkaqet e valëve elektromagnetike, vetitë dhe aplikimet e tyre në jetën tonë.
Koncepti i një valë dhe karakteristikat e saj
valë quhen vibracione që përhapen në hapësirë me kalimin e kohës.
Karakteristika më e rëndësishme e një valë është shpejtësia e saj. Valët e çdo natyre nuk përhapen në hapësirë menjëherë. Shpejtësia e tyre është e kufizuar.
Kur një valë mekanike përhapet, lëvizja transmetohet nga një pjesë e trupit në tjetrën. Transferimi i lëvizjes shoqërohet me transferimin e energjisë. Vetia kryesore e të gjitha valëve, pavarësisht nga natyra e tyre, është transferimi i tyre i energjisë pa transferimin e materies. Energjia vjen nga një burim që ngacmon dridhjet në fillim të kordonit, vargut, etj., dhe përhapet së bashku me valën. Energjia rrjedh vazhdimisht nëpër çdo seksion kryq. Kjo energji përbëhet nga energjia kinetike e lëvizjes së seksioneve të kordonit dhe energjia potenciale e deformimit elastik të saj. Ulja graduale e amplitudës së lëkundjeve gjatë përhapjes së valës shoqërohet me shndërrimin e një pjese të energjisë mekanike në të brendshme.
Nëse fundi i një kordoni të shtrirë gome është bërë që të lëkundet në mënyrë harmonike me një frekuencë të caktuar v, atëherë këto dridhje do të fillojnë të përhapen përgjatë kordonit. Lëkundjet e çdo seksioni të kordonit ndodhin me të njëjtën frekuencë dhe amplitudë si lëkundjet e fundit të kordonit. Por vetëm këto lëkundje zhvendosen në fazë në lidhje me njëra-tjetrën. Valë të tilla quhen monokromatike.
Nëse zhvendosja e fazës midis lëkundjeve të dy pikave të kordonit është e barabartë me 2n, atëherë këto pika lëkunden saktësisht në të njëjtën mënyrë: në fund të fundit, cos (2lvt + 2l) \u003d cos2pvt. Luhatje të tilla quhen në fazë(ndodhin në të njëjtat faza).
Distanca midis pikave më të afërta me njëra-tjetrën, që lëkunden në të njëjtat faza, quhet gjatësi vale.
Marrëdhënia ndërmjet gjatësisë valore λ, frekuencës v dhe shpejtësisë së përhapjes së valës c. Për një periudhë lëkundjesh, vala përhapet në një distancë λ. Prandaj, shpejtësia e tij përcaktohet nga formula
Meqenëse periudha T dhe frekuenca v lidhen me relacionin T = 1 / v
Shpejtësia e valës është e barabartë me produktin e gjatësisë së valës dhe frekuencës së lëkundjes.
Valët elektromagnetike
Tani i drejtohemi shqyrtimit të drejtpërdrejtë të valëve elektromagnetike.
Ligjet themelore të natyrës mund të japin shumë më tepër sesa përmbahet në faktet mbi bazën e të cilave ato janë nxjerrë. Një nga këto janë ligjet e elektromagnetizmit të zbuluara nga Maxwell.
Ndër pasojat e panumërta, shumë interesante dhe të rëndësishme që dalin nga ligjet Maxwelliane të fushës elektromagnetike, meriton vëmendje të veçantë. Ky është përfundimi se bashkëveprimi elektromagnetik përhapet me një shpejtësi të kufizuar.
Sipas teorisë së veprimit me rreze të shkurtër, lëvizja e një ngarkese ndryshon fushën elektrike pranë saj. Kjo fushë elektrike alternative gjeneron një fushë magnetike alternative në rajonet fqinje të hapësirës. Një fushë magnetike e alternuar, nga ana tjetër, gjeneron një fushë elektrike alternative, etj.
Lëvizja e ngarkesës shkakton kështu një “shpërthim” të fushës elektromagnetike, e cila duke u përhapur mbulon të gjitha sipërfaqet e mëdha të hapësirës përreth.
Maxwell vërtetoi matematikisht se shpejtësia e përhapjes së këtij procesi është e barabartë me shpejtësinë e dritës në vakum.
Imagjinoni që ngarkesa elektrike jo vetëm që zhvendoset nga një pikë në tjetrën, por sillet në lëkundje të shpejta përgjatë një vije të drejtë. Atëherë fusha elektrike në afërsi të ngarkesës do të fillojë të ndryshojë periodikisht. Periudha e këtyre ndryshimeve do të jetë padyshim e barabartë me periudhën e lëkundjeve të ngarkesës. Një fushë elektrike alternative do të gjenerojë një fushë magnetike që ndryshon periodikisht, dhe kjo e fundit, nga ana tjetër, do të shkaktojë shfaqjen e një fushe elektrike alternative tashmë në një distancë më të madhe nga ngarkesa, etj.
Në çdo pikë të hapësirës, fushat elektrike dhe magnetike ndryshojnë periodikisht me kalimin e kohës. Sa më larg të jetë pika nga ngarkesa, aq më vonë do të arrijnë lëkundjet e fushës së saj. Rrjedhimisht, në distanca të ndryshme nga ngarkesa ndodhin lëkundje me faza të ndryshme.
Drejtimet e vektorëve oscilues të forcës së fushës elektrike dhe induksionit të fushës magnetike janë pingul me drejtimin e përhapjes së valës.
Vala elektromagnetike është tërthore.
Valët elektromagnetike emetohen nga ngarkesat oshiluese. Është thelbësore që shpejtësia e lëvizjes së ngarkesave të tilla të ndryshojë me kohën, d.m.th., që ato të lëvizin me nxitim. Prania e nxitimit është kushti kryesor për rrezatimin e valëve elektromagnetike. Fusha elektromagnetike rrezatohet në mënyrë të dukshme, jo vetëm kur ngarkesa luhatet, por edhe me çdo ndryshim të shpejtë të shpejtësisë së saj. Intensiteti i valës së emetuar është sa më i madh, aq më i madh është nxitimi me të cilin lëviz ngarkesa.
Maxwell ishte thellësisht i bindur për realitetin e valëve elektromagnetike. Por ai nuk jetoi për të parë zbulimin e tyre eksperimental. Vetëm 10 vjet pas vdekjes së tij, valët elektromagnetike u morën eksperimentalisht nga Hertz.
Të gjitha proceset valore përshkruhen duke përdorur të njëjtin lloj ekuacionesh matematikore. Vetitë e shfaqura nga valët janë gjithashtu të njëjta dhe të natyrshme në valët e çdo natyre.
Karakteristikat më të rëndësishme të valës janë ndërhyrja dhe difraksioni.
Ndërhyrje- mbivendosja e dy valëve, në të cilat ka një përforcim të qëndrueshëm në kohë të valëve në disa pika në hapësirë dhe zbutje në të tjera. Ndërhyrja shpjegon, për shembull, vija të ylberta në flluskat e sapunit, sipërfaqet e pellgjeve dhe krahët e insekteve.
Kushti i domosdoshëm për formimin dhe qëndrueshmërinë e modelit të interferencës është koherencë valët, d.m.th. koincidenca e saktë e frekuencave të tyre dhe qëndrueshmëria në kohë e amplitudave. Barazia e amplitudave nuk është e nevojshme, ajo ndikon vetëm në kontrastin e figurës.
Burimet natyrore të valëve nuk janë koherente; për të marrë një model ndërhyrjeje me ndihmën e tyre, duhet të drejtoheni në metoda të ndryshme - të ndani valën nga një burim në pjesë. Rrezatimi lazer ka një shkallë të lartë koherence.
Difraksioni- një fenomen që konsiston në mbështjelljen e një vale inhomogjenitetesh hapësinore. Kështu, vala bie në rajonin e hijes gjeometrike. Në mënyrë që të vërehet difraksioni, është e nevojshme që madhësitë e inhomogjeniteteve të jenë të krahasueshme me gjatësinë e valës: d~l. Pra, një valë nga një gur i hedhur në ujë do të pësojë difraksion në një grumbull ose gur që del mbi sipërfaqen e ujit, por nuk do të "vërejë" një kërcell të hollë kërmilli.
Ndërhyrja dhe difraksioni janë tipike tipike valore. E kundërta është gjithashtu e vërtetë: nëse vërehen këto dukuri, atëherë objekti mund të konsiderohet me siguri një valë. Këto deklarata rezultuan jashtëzakonisht të frytshme në studimin e fenomeneve të mikrobotës.
Valët elektromagnetike në natyrë dhe teknologji.
Ne i imagjinojmë më qartë valët kur flasim për valët në ujë. Megjithatë, edhe ne i shohim ato falë valëve elektromagnetike - dritës. Në natyrë dhe teknologji, këto janë valët më të zakonshme për shkak të gamës shumë të gjerë të frekuencave dhe gjatësive të valëve të mundshme. Valët elektromagnetike gjenerohen gjithmonë ngarkesa elektrike që lëvizin në mënyrë të pabarabartë (d.m.th. me nxitim). Valët elektromagnetike janë gjithmonë tërthore.
Le të sjellim shkalla e valëve elektromagnetike duke treguar origjinën e tyre. Kufijtë e seksioneve të shkallës janë mjaft të kushtëzuara, çështja se cilit lloj t'i atribuohet vala vendoset kryesisht nga natyra e saj.
· Valët e radios 10 km > l > 1 mm- gjeneruar nga rryma elektrike alternative. Gama 1 m > l > 1 mm thirrur mikrovalë(mikrovalë).
Valët optike 1 mm > l > 1 nm- gjenerohen nga lëvizja termike kaotike e molekulave, kalimet e elektroneve brenda atomeve.
valët me rreze x 10 -8 m > l > 10 -12 m lindin kur elektronet ngadalësohen në materie.
· Rrezatimi gama l< 10 -11 м ndodh në reaksionet bërthamore.
Gama e gjatësisë së valës optike ndahet në rajonet infra të kuqe (IR), të dukshme dhe ultravjollcë (UV).. Syri i njeriut percepton një pjesë të ngushtë të spektrit: 0,78 µm > l > 0,38 µm. Më e mira nga të gjitha, një person percepton l \u003d 555 nm (dritë të verdhë-jeshile).
Autovalët.
Një lloj i veçantë valësh mund të ekzistojë në media aktive ose në media të mbështetura energjikisht. Për shkak të burimeve të brendshme të mediumit ose për shkak të rimbushjes së energjisë nga jashtë, vala mund të përhapet pa dobësim dhe pa ndryshuar karakteristikat e tij. Valë të tilla vetëqëndruese në media jolineare quhen autovalët (R.V. Khokhlov).
Autovalët u zbuluan në reaksionet e djegies, në transmetimin e ngacmimit përmes fibrave nervore, muskujve dhe retinës së syrit, në analizën e madhësisë së popullatave biologjike, etj.
Një kusht i domosdoshëm për ekzistencën e autovalëve është jolineariteti mjedisi, d.m.th. varësia e vetive të mediumit nga karakteristikat e valës. Vala, si të thuash, vetë përcakton sasinë e energjisë së nevojshme për të ruajtur karakteristikat e saj, dhe në këtë mënyrë reagimet .
Ligjërata 10.
Ligjet e mikrokozmosit. Dualizmi me valë korpuskulare i materies. Parimi i komplementaritetit dhe problemet e shkakësisë.
Hipoteza e kuanteve energjetike M.Planck.
Karakteristikat e valëve të natyrshme në dritë janë njohur për një kohë të gjatë, që nga shekulli i 17-të. Sidoqoftë, vetëm në gjysmën e dytë të shekullit të nëntëmbëdhjetë. Më në fund u vërtetua se drita është një valë elektromagnetike.
Megjithatë, kishte një sërë fenomenesh që nuk mund të shpjegoheshin nga pikëpamja e natyrës valore të dritës. Ndër këto fenomene janë presion i lehtë , e cila demonstrohet lehtësisht eksperimentalisht, dhe efekt fotoelektrik , studiuar në detaje nga P.N. Lebedev. Efekti fotoelektrik konsiston në nxjerrjen e elektroneve nga sipërfaqja e një metali nga drita; ekziston një rrymë elektrike e quajtur fotorrymë. Ligjet e efektit fotoelektrik janë të tilla që është më e natyrshme të konsiderohet rrezatimi që e shkakton atë si një rrymë grimcash të caktuara dhe jo si valë.
Një problem tjetër që nuk mund të zgjidhej në bazë të teorisë valore të dritës u quajt nga bashkëkohësit "katastrofë ultravjollcë". Teoria e valës parashikon që energjia e rrezatimit termik (dmth. vala elektromagnetike e emetuar nga çdo trup për shkak të lëvizjes termike të molekulave të tij) duhet të jetë më e madhe, aq më e madhe është frekuenca e saj. Kjo do të thotë se në gamën e gjatësive të valëve UV, duhet të emetohet aq shumë energji sa trupi do të shpenzojë të gjithë energjinë e tij në rrezatimin termik. Eksperimenti tregoi një mospërputhje të plotë me teorinë klasike të valëve. Rrezatimi termik real nuk varet në mënyrë monotone nga frekuenca, ekziston një frekuencë në të cilën intensiteti i rrezatimit është maksimal, në frekuenca të larta dhe të ulëta priret në 0. Prandaj, teoria klasike e valëve e përshkruan në mënyrë joadekuate rrezatimin termik.
Në vitin 1900, M. Planck parashtroi një hipotezë sipas së cilës një trup i nxehtë rrezaton energji jo vazhdimisht, por në pjesë të veçanta, të cilat në 1905 u quajtën kuante . Energjia e një kuantike është proporcionale me frekuencën e rrezatimit:
konstante h = 6,63 10 -34 J s, ћ = ћ/2p = 1,055 10 -34 J s - Konstantet e Planck-ut. (Vini re se dimensioni i ћ përkon me dimensionin e momentit këndor. Sasia ћ quhet nganjëherë "kuanti i veprimit").
Konstanta e Plankut është një nga konstantat themelore fizike. Bota jonë është ajo që është, pjesërisht, sepse ћ ka këtë, dhe jo ndonjë kuptim tjetër.
Kështu, vala, e cila më parë konsiderohej e vazhdueshme, u paraqit në një formë diskrete. Kjo hipotezë doli të ishte shumë e frytshme dhe bëri të mundur përshkrimin sasior të rrezatimit termik në përputhje të plotë me eksperimentin. Në zhvillimin e hipotezës së Planck-ut, supozohej se vala jo vetëm që lëshohet, por edhe përhapet dhe absorbohet në formën e kuanteve. Megjithatë, nuk ishte e qartë nëse natyra diskrete e rrezatimit është një veti e vetë rrezatimit apo nëse është rezultat i ndërveprimit të tij me materien. I pari që kuptoi se diskretesia është një veti e natyrshme e rrezatimit ishte Ajnshtajni, i cili e zbatoi këtë koncept në studimin e efektit fotoelektrik.
Pothuajse gjithçka që dimë për kozmosin (dhe mikrobotën) është e njohur për ne falë rrezatimit elektromagnetik, domethënë luhatjeve në fushat elektrike dhe magnetike që përhapen në vakum me shpejtësinë e dritës. Në fakt, drita është një lloj i veçantë i valëve elektromagnetike të perceptuara nga syri i njeriut.
Një përshkrim i saktë i valëve elektromagnetike dhe përhapja e tyre jepet nga ekuacionet e Maxwell-it. Megjithatë, ky proces mund të shpjegohet në mënyrë cilësore pa asnjë matematikë. Le të marrim një elektron në qetësi - pothuajse një pikë ngarkesë elektrike negative. Krijon një fushë elektrostatike rreth vetes, e cila ndikon në ngarkesat e tjera. Një forcë refuzuese vepron mbi ngarkesat negative, dhe një forcë tërheqëse vepron mbi ngarkesat pozitive, dhe të gjitha këto forca drejtohen rreptësisht përgjatë rrezeve që vijnë nga elektroni ynë. Me distancën, ndikimi i një elektroni në ngarkesat e tjera dobësohet, por kurrë nuk zbret në zero. Me fjalë të tjera, në të gjithë hapësirën e pafundme rreth vetes, elektroni krijon një fushë force radiale (kjo është e vërtetë vetëm për një elektron që është përjetësisht në qetësi në një pikë).
Supozoni se një forcë e caktuar (nuk do ta specifikojmë natyrën e saj) shqetësoi papritmas pjesën tjetër të elektronit dhe e detyroi atë të lëvizte pak anash. Tani linjat e fushës duhet të ndryshojnë nga qendra e re ku elektroni ka lëvizur. Por fusha elektrike që rrethon ngarkesën nuk mund të rindërtohet menjëherë. Në një distancë mjaft të madhe, linjat e forcës do të tregojnë vendndodhjen fillestare të ngarkesës për një kohë të gjatë. Kështu do të jetë derisa të afrohet vala e ristrukturimit të fushës elektrike, e cila përhapet me shpejtësinë e dritës. Kjo është një valë elektromagnetike dhe shpejtësia e saj është një veti themelore e hapësirës në Universin tonë. Natyrisht, ky përshkrim është jashtëzakonisht i thjeshtuar, madje disa prej tij janë thjesht të gabuara, por jep një përshtypje të parë se si përhapen valët elektromagnetike.
Ajo që është e gabuar me këtë përshkrim është kjo. Procesi i përshkruar nuk është në të vërtetë një valë, domethënë një proces oshilues periodik që përhapet. Kemi shpërndarje, por nuk ka asnjë hezitim. Por kjo mangësi është shumë e lehtë për t'u rregulluar. Le të detyrojmë të njëjtën forcë që e nxori elektronin nga pozicioni i tij origjinal, ta kthejmë menjëherë në vendin e tij. Pastaj rirregullimi i parë i fushës elektrike radiale do të pasohet menjëherë nga i dyti, duke rivendosur gjendjen origjinale të punëve. Tani lëreni elektronin të përsërisë periodikisht këtë lëvizje, dhe më pas valët reale do të kalojnë përgjatë vijave radiale të forcës së fushës elektrike në të gjitha drejtimet. Kjo foto tashmë është shumë më e mirë se e para. Sidoqoftë, nuk është gjithashtu plotësisht e vërtetë - valët janë thjesht elektrike, jo elektromagnetike.
Këtu është koha për të kujtuar ligjin e induksionit elektromagnetik: një fushë elektrike në ndryshim gjeneron një fushë magnetike dhe një fushë magnetike në ndryshim gjeneron një fushë elektrike. Këto dy fusha duket se janë të lidhura me njëra-tjetrën. Sapo krijojmë një ndryshim të ngjashëm me valën në fushën elektrike, asaj i shtohet menjëherë një valë magnetike. Është e pamundur të ndash këtë palë valësh - ky është një fenomen i vetëm elektromagnetik.
Ju mund ta rafinoni më tej përshkrimin, duke hequr qafe gradualisht pasaktësitë dhe përafrimet e përafërta. Nëse e çojmë këtë çështje deri në fund, do të marrim vetëm ekuacionet e përmendura tashmë të Maxwell. Por le të ndalemi në gjysmë të rrugës, sepse tani për tani vetëm një kuptim cilësor i çështjes është i rëndësishëm për ne dhe të gjitha pikat kryesore tashmë janë të qarta nga modeli ynë. Kryesorja është pavarësia e përhapjes së një valë elektromagnetike nga burimi i saj.
Në fakt, valët e fushave elektrike dhe magnetike, megjithëse u ngritën për shkak të lëkundjeve të ngarkesës, por larg saj përhapen plotësisht në mënyrë të pavarur. Çfarëdo që të ndodhë me ngarkesën e burimit, sinjali për të nuk do të arrijë me valën elektromagnetike dalëse - në fund të fundit, ai do të përhapet jo më shpejt se drita. Kjo na lejon të konsiderojmë valët elektromagnetike si fenomene fizike të pavarura së bashku me ngarkesat që i gjenerojnë ato.