Номер 2, страница 158 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 5. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 31. Опыты Герца. Свойства электромагнитных волн. Вопросы - номер 2, страница 158.

Условие.

2. Какова зависимость между энергией электромагнитных волн и частотой электромагнитных колебаний?

Решение.

1. Когда и кем были впервые получены электромагнитные волны?

Электромагнитные волны были впервые экспериментально получены и исследованы немецким физиком Генрихом Рудольфом Герцем в период с 1886 по 1888 год. Теоретически существование таких волн было предсказано Джеймсом Клерком Максвеллом в 1860-х годах в рамках его теории электромагнетизма.

Для генерации и приёма электромагнитных волн Герц использовал созданное им устройство, известное как вибратор Герца. В качестве передатчика он использовал искровой разрядник, подключенный к катушке индуктивности, который создавал в окружающем пространстве быстропеременное электромагнитное поле. Для обнаружения этих волн Герц сконструировал приёмник — резонатор, представлявший собой незамкнутое проволочное кольцо с малым искровым промежутком. Когда электромагнитная волна достигала приёмника, она индуцировала в нём ток, что приводило к появлению искры в промежутке.

С помощью своих опытов Герц не только доказал существование электромагнитных волн, но и измерил их скорость, которая оказалась равной скорости света. Он также продемонстрировал, что эти волны могут отражаться, преломляться, интерферировать и поляризоваться, подобно световым волнам. Это стало решающим подтверждением электромагнитной природы света.

Ответ: Электромагнитные волны были впервые экспериментально получены немецким физиком Генрихом Герцем в 1886-1888 годах.

2. Какова зависимость между энергией электромагнитных волн и частотой электромагнитных колебаний?

Зависимость между энергией электромагнитной волны и частотой электромагнитных колебаний является прямой пропорциональностью. Эта связь описывается в рамках квантовой механики и была впервые предложена Максом Планком в 1900 году.

Согласно квантовой теории, электромагнитное излучение испускается и поглощается не непрерывно, а дискретными порциями — квантами, которые позже получили название фотоны. Энергия одного такого кванта (фотона) прямо пропорциональна частоте электромагнитных колебаний.

Эта зависимость выражается формулой Планка:
$E = h \cdot \nu$
где:
E — энергия фотона (в джоулях),
h — постоянная Планка, фундаментальная физическая константа, равная приблизительно $6.626 \times 10^{-34}$ Дж·с,
$\nu$ (греческая буква "ню") — частота электромагнитной волны (в герцах).

Из этой формулы следует, что чем выше частота электромагнитного излучения, тем большей энергией обладает каждый его фотон. Например, фотоны рентгеновского излучения, имеющие очень высокую частоту, несут гораздо больше энергии, чем фотоны видимого света или радиоволн, частота которых ниже.

Ответ: Энергия электромагнитных волн (точнее, энергия их квантов — фотонов) прямо пропорциональна частоте электромагнитных колебаний. Эта зависимость описывается формулой $E = h \cdot \nu$.