Номер 6.71, страница 139 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 6. Волны. Электромагнитные волны - номер 6.71, страница 139.

Условие.

6.71. Школьный генератор электромагнитных волн снабжён рупорной антенной, которая позволяет получать направленное излучение. Приёмник электромагнитных волн также имеет рупорную антенну (рис. 6.11). Между приёмником и генератором поместили металлическую пластину — сигнал в цепи приёмной антенны исчез. Если же вместо металлической пластины взять лист стекла, то сигнал в цепи приёмной антенны будет. О чём это свидетельствует? Какие вещества лучше отражают электромагнитные волны — металлы или диэлектрики? Почему?

Рис. 6.11

Решение.

О чём это свидетельствует?

Данный опыт свидетельствует о том, что вещества по-разному взаимодействуют с электромагнитными волнами. Когда между генератором и приёмником помещают металлическую пластину, сигнал исчезает. Это означает, что металлы являются препятствием для распространения электромагнитных волн (они непрозрачны для них). Когда вместо металла помещают стекло (диэлектрик), сигнал проходит. Это означает, что диэлектрики в значительной степени прозрачны для электромагнитных волн.

Ответ: Опыт свидетельствует о том, что металлы не пропускают электромагнитные волны, в то время как диэлектрики (стекло) их пропускают.

Какие вещества лучше отражают электромагнитные волны — металлы или диэлектрики?

Электромагнитные волны лучше отражают металлы. Исчезновение сигнала за металлической пластиной объясняется тем, что волна практически полностью отражается от её поверхности. Диэлектрики, пропуская волну, отражают лишь её незначительную часть.

Ответ: Металлы.

Почему?

Причина кроется в наличии свободных носителей заряда (электронов) в металлах. Когда электромагнитная волна достигает поверхности металла, её переменное электрическое поле вызывает вынужденные колебания свободных электронов. Эти колеблющиеся электроны, в свою очередь, сами становятся источниками вторичных электромагнитных волн. Внутри металла вторичные волны гасят первичную (падающую) волну, а наружу они образуют отражённую волну. В диэлектриках свободных электронов нет. Электроны в них связаны с атомами и могут лишь незначительно смещаться под действием поля волны (происходит поляризация). Этот процесс не приводит к полному отражению, и волна распространяется сквозь диэлектрик, лишь частично отражаясь и поглощаясь.

Ответ: В металлах под действием поля электромагнитной волны возникают колебания свободных электронов, которые генерируют вторичную волну, в сумме с падающей дающую сильную отражённую волну. В диэлектриках свободных электронов нет, поэтому они в основном пропускают электромагнитные волны.