Номер 2, страница 260 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Глава 3. Световые явления. Электромагнитные волны. Параграф 53. Свойства электромагнитных волн. Ответь на вопросы - номер 2, страница 260.

Условие.

2. Как продемонстрировать отражение электромагнитных волн?

Решение.

Решение 2.

Электромагнитные волны были впервые экспериментально получены и зарегистрированы немецким физиком Генрихом Герцем в период с 1886 по 1888 год. Существование этих волн было теоретически предсказано Джеймсом Максвеллом в 1860-х годах в рамках его теории электромагнетизма, но именно Герц смог доказать их реальность.

Для генерации волн Герц использовал устройство, названное позже "вибратором Герца". Оно представляло собой искровой передатчик: два медных стержня с металлическими шарами на внутренних концах, образующими искровой промежуток, и сферами на внешних. При подаче на стержни высокого напряжения от индукционной катушки в промежутке проскакивала искра. Этот быстрый электрический разряд создавал в окружающем пространстве высокочастотные затухающие электромагнитные колебания.

Для обнаружения (приема) этих волн Герц использовал простое устройство — резонатор. Это была проволочная петля (часто прямоугольная или круглая) с очень маленьким искровым промежутком. Когда электромагнитная волна от передатчика достигала резонатора, она индуцировала в нем переменный ток. Если частота собственных колебаний резонатора совпадала с частотой волны (резонанс), напряжение в искровом промежутке становилось достаточным для пробоя, и в нем наблюдалась крошечная искра. Перемещая резонатор в пространстве, Герц смог не только обнаружить волны, но и изучить их свойства: отражение, преломление, интерференцию и поляризацию, подтвердив их волновую природу.

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

2. Продемонстрировать отражение электромагнитных волн можно с помощью эксперимента, схема которого во многом повторяет опыты самого Герца. Для этого потребуется источник электромагнитных волн, отражающая поверхность и приемник.

Оборудование:

• Источник волн: Генератор УВЧ (ультравысоких частот) с рупорной антенной или классический вибратор Герца.
• Отражающая поверхность: Большой лист металла (например, стальной, алюминиевый или цинковый), который является хорошим проводником.
• Приемник волн: Приемная антенна, аналогичная передающей, подключенная к индикатору (осциллографу, гальванометру или просто неоновой лампочке, которая будет вспыхивать при достаточной интенсивности волны).

Ход эксперимента:

1. Источник волн и металлический лист располагают друг напротив друга на некотором расстоянии. Излучение направляют перпендикулярно листу.
2. Приемник помещают на линию, соединяющую источник и центр листа, и начинают медленно перемещать его вдоль этой линии.
3. В ходе перемещения приемника наблюдают, что показания индикатора (например, амплитуда на осциллографе или яркость лампочки) будут периодически достигать максимума (пучности) и падать практически до нуля (узлы).

Объяснение: Наличие четко выраженных максимумов и минимумов сигнала свидетельствует об образовании стоячей волны. Стоячая волна возникает в результате интерференции (сложения) двух волн, распространяющихся навстречу друг другу: падающей (от источника к листу) и отраженной (от листа к источнику). В точках, где фазы волн совпадают, происходит усиление (пучность), а где они в противофазе — ослабление (узел). Сам факт образования стоячей волны является неопровержимым доказательством отражения электромагнитных волн от проводящей поверхности.

Также можно продемонстрировать выполнение закона отражения: угол падения равен углу отражения. Для этого нужно направить волну на лист под некоторым углом и, перемещая приемник, найти направление, в котором интенсивность отраженной волны максимальна. Измерения покажут, что это направление симметрично падающему относительно перпендикуляра к поверхности.

Ответ: Для демонстрации отражения электромагнитных волн необходимо направить их от источника на большой металлический лист и с помощью приемника зафиксировать образование стоячей волны (чередование максимумов и минимумов сигнала) в пространстве между источником и листом, что доказывает факт отражения.