Номер 3, страница 232 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 6. Электромагнитная природа света. Параграф 56. Поперечность световых волн. Электромагнитная природа света. Вопросы - номер 3, страница 232.

Условие.

3. Какие следствия теории Максвелла позволяют утверждать, что свет является электромагнитной волной?

Решение.

Утверждать, что свет является электромагнитной волной, позволяют следующие фундаментальные следствия, вытекающие из теории (уравнений) Джеймса Клерка Максвелла:

1. Расчет скорости распространения электромагнитных волн.Главным и самым убедительным следствием стало теоретическое предсказание существования электромагнитных волн и вычисление их скорости в вакууме. Согласно теории Максвелла, эта скорость ($\text{c}$) определяется исключительно электрической ($\varepsilon_0$) и магнитной ($\mu_0$) постоянными — величинами, которые измеряются в чисто электрических и магнитных экспериментах:
$c = \frac{1}{\sqrt{\varepsilon_0\mu_0}}$
Подстановка в эту формулу численных значений $\varepsilon_0$ и $\mu_0$ дала результат, примерно равный $3 \times 10^8$ м/с. Эта величина с поразительной точностью совпала с экспериментально измеренной на тот момент скоростью света. Такое совпадение значения, полученного из теории электромагнетизма, со значением из оптики, стало решающим аргументом в пользу того, что свет — это и есть электромагнитная волна.

2. Поперечность электромагнитных волн.Из уравнений Максвелла следовало, что векторы напряженности электрического поля ($\vec{E}$) и индукции магнитного поля ($\vec{B}$) в электромагнитной волне колеблются во взаимно перпендикулярных плоскостях, а сама эта плоскость колебаний перпендикулярна направлению распространения волны. Таким образом, электромагнитные волны являются поперечными. Этот теоретический вывод полностью соответствовал давно установленным экспериментальным данным (в частности, опытам по поляризации света), которые доказывали, что световые волны — поперечные.

3. Способность распространяться в вакууме.Теория Максвелла показала, что для распространения электромагнитных волн не требуется какая-либо упругая среда. Они могут распространяться в вакууме (пустоте). Это объясняло, каким образом свет от Солнца и далеких звезд достигает Земли, и делало ненужной сложную и противоречивую гипотезу о существовании «светоносного эфира», которая доминировала в физике того времени.

4. Давление света.Еще одним важным следствием теории стало предсказание того, что электромагнитные волны переносят не только энергию, но и импульс, а значит, должны оказывать давление на любую поглощающую или отражающую поверхность. Существование светового давления было экспериментально подтверждено русским физиком П. Н. Лебедевым в 1899 году, что стало еще одним триумфом электромагнитной теории света.

Ответ: Следствия теории Максвелла, позволяющие утверждать, что свет является электромагнитной волной, это: 1) совпадение теоретически вычисленной скорости электромагнитных волн с экспериментально измеренной скоростью света; 2) предсказание поперечности электромагнитных волн, что соответствовало известным свойствам света (поляризации); 3) способность распространяться в вакууме без какой-либо среды; 4) предсказание существования светового давления, которое позже было подтверждено экспериментально.