Номер 1841, страница 217 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

9 класс. Электромагнитное поле и электромагнитные волны. 65. Электромагнитное поле. Электромагнитные волны и их свойства. Электромагнитные колебания. Колебательный контур - номер 1841, страница 217.

Решение.

Решение

Наблюдения Генриха Герца являются одним из первых экспериментальных доказательств волновой природы электромагнитного излучения, в частности, явлений отражения и интерференции. Описанные им эффекты объясняются образованием стоячей электромагнитной волны.

Когда электромагнитная волна, идущая от передатчика (первичного контура), достигает стены, она отражается от неё. В пространстве между передатчиком и стеной существуют две волны: прямая (падающая) и отражённая. Эти две когерентные волны, распространяющиеся навстречу друг другу, накладываются и интерферируют.

В результате этой интерференции образуется стоячая волна. В стоячей волне есть точки, называемые узлами, где амплитуда колебаний электрического поля равна нулю, и точки, называемые пучностями, где амплитуда колебаний максимальна.

1. «...при приближении к стене, искры снова делаются вполне отчётливыми...»

Это происходит, когда вторичный контур (приёмник) оказывается в пучности стоячей волны. В этих точках происходит конструктивная интерференция — прямая и отражённая волны усиливают друг друга. Амплитуда напряжённости электрического поля максимальна, что наводит в контуре-приёмнике достаточную ЭДС для возникновения отчётливой искры. Пучности стоячей волны располагаются на расстояниях $\text{x}$ от отражающей поверхности (стены), удовлетворяющих условию:

$x = (2n+1)\frac{\lambda}{4}$, где $\lambda$ – длина волны, а $n = 0, 1, 2, ...$

2. «...но в непосредственной близости к стене они внезапно исчезают».

Стена, если она является проводящей поверхностью, представляет собой границу, на которой напряжённость электрического поля должна быть равна нулю (или близка к нулю). Это означает, что у самой поверхности стены всегда образуется узел стоячей волны. В узле происходит деструктивная (гасящая) интерференция, и амплитуда колебаний электрического поля минимальна (в идеале — ноль). Когда Герц подносил приёмник вплотную к стене, он попадал в этот узел. При нулевой напряжённости поля ЭДС в контуре не наводилась, и искра исчезала. Узлы стоячей волны располагаются на расстояниях $\text{x}$ от стены, удовлетворяющих условию:

$x = n\frac{\lambda}{2}$, где $n = 0, 1, 2, ...$

При $n=0$ узел находится непосредственно у стены ($x=0$).

Таким образом, Герц наблюдал интерференционную картину в виде стоячей электромагнитной волны.

Ответ: Это говорит о том, что электромагнитные волны способны отражаться от препятствий (стен) и интерферировать. В результате интерференции падающей и отражённой волн образовалась стоячая электромагнитная волна. Усиление искры происходило в пучностях (максимумах) этой волны, а её исчезновение в непосредственной близости к стене — в узле (минимуме) стоячей волны, который всегда формируется на поверхности проводящего отражателя.