Билет 26 Электромагнитные волны. Свойства электромагнитных волн. Скорость распространения электромагнитной волны.

Электромагнитные волны – это процесс распространения электромагнитных колебаний в пространстве с конечной скоростью. Представьте себе, что электрический заряд приведен в быстрые колебания вдоль некоторой прямой. Тогда начнет периодически изменяться и электрическое поле вокруг заряда. Причем период изменений будет равен периоду колебаний заряда. Переменное электрическое поле будет порождать периодически меняющееся магнитное поле, а последнее вызовет появление электрического поля уже на большем расстоянии от заряда.

Условием возникновения электромагнитных волн является ускоренное движение электрических зарядов. Так, изменение магнитного поля происхо­дит при изменении тока в проводнике, а изменение тока происходит при изменении скорости зарядов, т. е. при движении их с ускорением. Скорость рас­пространения электромагнитных волн в вакууме по расчетам Максвелла должна быть приблизительно равна 300 000 км/с.

Впервые опытным путем получил электромаг­нитные волны физик Генрих Герц, использовав при этом высокочастотный искровой разрядник (вибратор Герца). Герц опытным путем определил также ско­рость электромагнитных волн. Она совпала с теоре­тическим определением скорости волн Максвеллом. Простейшие электромагнитные волны — это волны, в которых электрическое и магнитное поля совер­шают синхронные гармонические колебания.

Конечно, электромагнитные волны обладают всеми основными свойствами волн.

Они подчиняются закону отражения волн:

угол падения равен углу отражения. При переходе из одной среды в другую преломляются и подчиня­ются закону преломления волн: отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть вели­чина постоянная для двух данных сред и равная отношению скорости электромагнитных волн в первой среде к скорости электромагнитных волн во второй среде и называется показателем преломле­ния второй среды относительно первой.

Явление дифракции электромагнитных волн, т. е. отклонение направления их распространения от прямолинейного, наблюдается у края преграды или при прохождении через отверстие. Электромагнит­ные волны способны к интерференции. Интерферен­ция — это способность когерентных волн к наложе­нию, в результате чего волны в одних местах друг друга усиливают, а в других местах — гасят. (Когерентные волны — это волны, одинаковые по частоте и фазе колебания.) Электромагнитные волны обладают дисперсией, т. е. когда показатель прелом­ления среды для электромагнитных волн зависит от их частоты. Опыты с пропусканием электромагнит­ных волн через систему из двух решеток показы­вают, что эти волны являются поперечными.

Билет 27

Строение и свойства жидкостей. Поверхностное натяжение.

По своим физическим свойствам жидкости занимают проме­жуточное положение между газами и твердыми телами. Так же как и газы, жидкости не сохраняют формы, передают производи­мое на них давление по всем направлениям без изменения. Подобно газам, свойства жидкостей не зависят от направления действия. Говорят, что жидкостям, как и газам, присуща изо­тропия.

Однако, так же как и твердые тела, жидкости сохраняют свой объем, практически не поддаются сжатию, образуют грани­цу раздела. Так, если увеличить давление на жидкость на 1 атм., то объем каждого кубического сантиметра уменьшится для воды на ΔV = 4,7- 10^-5 см³, для ртути — на Δ V = 2,95^.10^-6 см³, для глицерина — на 2,70^.10^-6 см³.

В то же время жидкости обладают свойством текучести, которого нет ни у твердых тел, ни у газов — при сохранении объема они принимают форму «предоставленного сосуда». Та­ким образом, жидкости обладают некоторыми общими свойства­ми как с газами, так и с твердыми телами.

Различия во внутренних строениях веществ проявляются при сравнении параметров фазовых переходов твердое тело - жид­кость и жидкость- пар. По своим свойствам жидкости (при температурах меньше температуры кипения) «ближе» к твердым телам, чем к газам. Этот вывод подтверждает и факт слабого различия между удельными теплоемкостями с веществ в жидком и твердом состояниях

Поверхностный слой жид­кости производит на внутреннюю молекулу молекулярное давление, под действием сил которого молекулы жидкости стремятся перейти из поверхностного слоя в глубь жидко­сти. Таким образом поверхностный слой жидкости представляет собой как бы эластичную растянутую пленку, охватывающую всю жидкость и стремящуюся собрать ее в одну «большую каплю». Это явление, характерное только для жидкостей, получило название поверхностного натяжения.

Вследствие поверхностного натяжения жидкость стремится сократить площадь своего поверхностного слоя (свободной по­верхности), в результате чего его площадь становится мини­мальной для данных условий. Поскольку из всевозможных фи­гур данного объема наименьшую площадь поверхности имеет шар, то под действием сил поверхностного натяжения жидкость стремится принять форму шара. Действительно, шарообразную форму имеют маленькие капельки росы, капли жидкости при свободном падении в воздухе или в невесомости внутри косми­ческого корабля. Заметим, что поверхность жидкости в широких сосудах на земле имеет плоскую форму вследствие действия силы тяжести.

Вследствие поверхностного натяжения для перемещения мо­лекулы из глубины жидкости на ее поверхность необходимо совершить некоторую работу А против сил молекулярного давле­ния поверхностного слоя. Эта работа идет на увеличение потен­циальной энергии поверхностного слоя данной жидкости. Другими словами, каждой частице, перемещаемой в поверхност­ный слой, нужно сообщить дополнительную энергию по сравне­нию с ее энергией внутри жидкости. Поэтому поверхностное натяжение а количественно характеризуется работой А, необхо­димой для увеличения площади свободной поверхности жидко­сти на S = 1 м² при постоянной температуре.