|
|
עמוד:13
1 . 3 השדה החשמל י והמגנטי בגל אלקטרומגנטי האור והגלים האלקטרומגנטיים האחרים הם שדות מגנטיים וחשמליים משתנים , המתפשטים במרחב . בסעיף זה נתאר את צורת הגל , שאותו יוצר מטען חשמלי מתנודד . נניח שמטען , q המצוי בחלל הריק , מתחיל ברגע t = 0 להתנודד בתנועה הרמונית . פירוש הדבר שההעתק של המטען מנקודת שיווי המשקל נתון על ידי : כאשר A היא המשרעת ו / היא תדירות התנודה . בתיאוריה זו ממלאות משוואות מקסוול — יחד עם המשוואות המתארות את הכוחות ששדות חשמליים ומגנטיים מפעילים על מטענים וזרמים — את התפקיד שחוקי ניוטון ממלאים במכניקה . יתר על כן , משוואות מקסוול חזו את קיומן של תופעות שלא היו מוכרות בעת שהמשוואות הללו פורסמו . הן הראו כי שדות חשמליים ומגנטיים המשתנים עם הזמן , מסוגלים להתפשט במרחב בצורת גל . גל כזה נוצר כאשר חלקיק הנושא מטען חשמלי נע בתנועה מואצת , כלומר במהירות לא קבועה ( למשל , בתנועה הרמונית . ( סביב המטען נוצר שדה מגנטי משתנה , והוא גורם להופעת שדה חשמלי משתנה ( נוסף לשדה האלקטרוסטטי . ( מן המשוואות של מקסוול ניתן להסיק כי כאשר החלקיק הטעון מתנודד הלוך ושוב , העוצמה של השדות הללו עולה ויורדת בתדירות ששווה לתדירות התנודה של החלקיק , והשדות עצמם מתפשטים במרחב בצורת גלים . אלה הם גלים אלקטרומגנטיים בשנת 1887 הצליח הרץ ( Hertz ) לייצר ולקלוט גלים אלקטרומגנטיים , ואף למדוד את אורכי הגל והתדירויות שלהם . מדידותיו אישרו באופן מלא את התחזיות של מקסוול . הגלים שגילה הרץ מכונים היום גלי רדיו — זהו תחום הגלים האלקטרומגנטייס המשמשים לשידורי רדיו וטלוויזיה . משוואות מקסוול הראו כי מהירות ההתפשטות של גל אלקטרומגנטי בריק שווה ל , 1 / 7 ^ £ ^ כאשר e הוא הקבוע המופיע בחוק קולון , ו ^ הוא הקבוע המופיע בחוק ביו סבר ( משוואה ( 3 . 2 ) ביחידה . ( 1 הצבת ערכיהם של e ו ^ מגלה כי מהירות הגל האלקטרומגנטי שווה למהירות האור , . 0 עובדה מפתיעה זו הביאה את מקסוול למסקנה , שגם האור אינו אלא גל אלקטרומגנטי . מסקנה זו זכתה במשך השנים לאישורים רבים נוספים . הוברר כי האור נבדל מגלי הרדיו , שגילה הרץ , רק בתדירות ובאורך הגל . אורכי הגל של האור , הם כזכור , פחות מאלפית המילימטר , בעוד אורכי הגל של גלי הרדיו הם בתחום שבין מטרים אחדים ועד למאות מטרים . התיאוריה של מקסוול הצליחה אפוא לא רק לאחד את תורת החשמל והמגנטיות לתיאוריה אחת , אלא אף לאחד את תורת האור עם התיאוריה האלקטרומגנטית . הודות לכך נחשבת עבודתו של מקסוול לאחת הפסגות של התפתחות הפיסיקה . לאחר שהוברר , כי האור הוא תנודות בשדות חשמליים ומגנטיים ולא תנודות מכניות , יכלו הפיסיקאים לוותר כליל על השערת האתר , ולהניח כי השדות המתנודדים הללו מתפשטים בריק . אולם תהליך הויתור לא היה קל ופשוט . למעשה , הוא הושלם רק ב , 1905 כאשר אלברט איינשטיין פרסם את תורת היחסות המצומצמת . לתורת היחסות יש קשר אמיץ לתורת האור . אנו נפרט את עקרונותיה ביחידה . 7 מספר תופעות יחסותיות מתוארות ביחידה . 5
|
|