Номер 1, страница 69 - гдз по физике 9 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 3. Световые явления. Электромагнитные волны. Самостоятельные работы. СР-52. Электромагнитное поле. Электромагнитные волны. Вариант 1 - номер 1, страница 69.

Условие.

1. Что теоретически доказал Максвелл, создав теорию электромагнитного поля?

Решение.

Джеймс Клерк Максвелл, создав свою теорию электромагнитного поля, обобщил все известные на тот момент законы электричества и магнетизма в единую систему из четырех уравнений (уравнения Максвелла). На основе анализа этих уравнений он сделал несколько фундаментальных теоретических предсказаний и доказательств:

1. Существование электромагнитных волн. Максвелл теоретически показал, что переменное во времени магнитное поле порождает вихревое электрическое поле, а переменное электрическое поле (включая введенное им понятие тока смещения) порождает вихревое магнитное поле. Эти взаимно порождающие друг друга поля могут распространяться в пространстве в виде волн, которые он назвал электромагнитными волнами. Это означало, что электромагнитное взаимодействие распространяется не мгновенно, а с конечной скоростью.

2. Скорость распространения электромагнитных волн. Из своих уравнений Максвелл вывел скорость распространения этих волн в вакууме. Она оказалась равной величине, зависящей только от двух фундаментальных констант: электрической постоянной $ \epsilon_0 $ и магнитной постоянной $ \mu_0 $. Формула для скорости выглядит так: $ c = \frac{1}{\sqrt{\epsilon_0 \mu_0}} $.

3. Электромагнитная природа света. Подставив в свою формулу экспериментально измеренные значения $ \epsilon_0 $ и $ \mu_0 $, Максвелл получил значение скорости, которое практически совпадало с известной на тот момент скоростью света. На этом основании он выдвинул и теоретически обосновал гениальную гипотезу о том, что свет представляет собой электромагнитную волну. Таким образом, он объединил электричество, магнетизм и оптику в единую теорию.

4. Предсказание существования широкого спектра электромагнитных волн. Теория Максвелла предсказывала, что должны существовать электромагнитные волны других длин и частот, невидимые человеческому глазу, образующие единый электромагнитный спектр. Это предсказание было блестяще подтверждено позже опытами Генриха Герца, открывшего радиоволны, а затем и другими открытиями (рентгеновские лучи, гамма-излучение и т.д.).

Ответ: Создав теорию электромагнитного поля, Максвелл теоретически доказал существование электромагнитных волн, распространяющихся в пространстве с конечной скоростью (скоростью света), и установил, что свет является частным случаем этих волн. Он также предсказал существование всего спектра электромагнитных излучений, отличающихся друг от друга только длиной волны и частотой.