Номер 4, страница 136, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

4. Как можно установить поперечность электромагнитной волны экспериментально (на практике)?

4. Установить поперечность электромагнитной волны экспериментально можно с помощью явления поляризации, так как оно присуще исключительно поперечным волнам. Если волну можно поляризовать, значит, она является поперечной.

Классический опыт для демонстрации поперечности световых волн выглядит следующим образом:

1. Используют источник естественного (неполяризованного) света, например, лампу накаливания. На пути светового пучка размещают два одинаковых поляризатора (например, два кристалла турмалина или две поляроидные пленки). Первый поляризатор на пути света называется поляризатором, а второй — анализатором.

2. Свет, проходя через первый поляризатор, становится линейно поляризованным. Это означает, что теперь колебания вектора напряженности электрического поля $\vec{E}$ происходят только в одной плоскости, определяемой оптической осью поляризатора.

3. Этот поляризованный свет падает на анализатор. Если оптические оси поляризатора и анализатора параллельны, свет проходит через анализатор почти без потерь интенсивности.

4. Если начать вращать анализатор вокруг направления светового пучка, то интенсивность прошедшего через него света будет уменьшаться.

5. Когда ось анализатора окажется перпендикулярной оси поляризатора (поляризаторы "скрещены"), свет через анализатор проходить не будет совсем — наблюдается полное гашение света.

Этот эксперимент доказывает, что колебания в световой волне происходят в плоскости, перпендикулярной направлению её распространения. Если бы световые волны были продольными, то вращение анализатора в плоскости, перпендикулярной лучу, никак не влияло бы на интенсивность проходящего света, и гашения света не наблюдалось бы. Интенсивность света, прошедшего через анализатор, описывается законом Малюса: $I = I_0 \cos^2\theta$, где $I_0$ — интенсивность света, падающего на анализатор, а $\theta$ — угол между осями поляризатора и анализатора.

Аналогичные опыты можно провести и с другими видами электромагнитных волн, например, с радиоволнами, используя в качестве источника дипольную антенну (вибратор Герца), а в качестве приемника — другую такую же антенну. Сигнал в приемной антенне будет максимальным, когда она параллельна передающей, и будет равен нулю, когда она перпендикулярна ей.

Ответ: Поперечность электромагнитной волны устанавливается экспериментально путем демонстрации её способности к поляризации. Для этого используют два поляризатора. Если при вращении второго поляризатора (анализатора) относительно первого наблюдается изменение и, в частности, полное гашение интенсивности волны, это доказывает, что колебания в ней происходят перпендикулярно направлению распространения, то есть волна является поперечной.