> Энциклопедический словарь Гранат, страница > Электрический толчок

Электрический толчок

Электрический толчок, о которомидет речь, может быть вызван множеством различных способов, например введением рассматриваемого тела в разрядную цепь индукционной катушки. Именно таким способом пользовался Герц; аналогичным образом действовал и Маркони. Впоследствии, однако, в радиотехнике от затухающих электрических колебаний перешли к колебаниям незатухающим, которые возбуждаются не отдельными толчками, а непрерывным воздействием, аналогичным действию смычка на струну. В качестве подобного возбудителя или генератора незатухающих электрических колебаний вначале служила электрическая дуга; в последнее время выработалась новая универсальная форма „электрического смычка“ в виде так называется триода, или катодной лампы с тремя электродами (смотрите электронная лампа). Пользуясь подобным электрическим смычком, можно „играть“ на любом металлическом теле неслышимые и невидимые световые симфонии. (

В радиотехнике источниками „света“, то есть невидимых электромагнитных волн, служат передатчики или передаточные антенны, достигающие иногда (в случае очень длинных волн) гигантских размеров. Источниками видимого света (а также примыкающих к нему инфракрасных и ультрафиолетовых лучей), то есть электромагнитных волн с длиной порядка нескольких стотысячных долей сантиметра, служат отдельные атомы и молекулы материальных ’ тел. Эти миниатюрные радио-антенны имеют черезвычайно маленькие размеры—примерно в 10 тысяч раз меньшие, чем длина испускаемых ими волн. При этом под размерами их понимаются размеры тех орбит, по которым движутся находящиеся в них электроны. Эти размеры могут быть приблизительно определены из расстояний между соседними атомами в твердых телах; в случае наружных электронов они близки к 10—®, то есть одной стомиллионной сантиметра.

Заметим, что наличие в мельчайших частицах нейтральной материи-атомах—еще более мелких наэлектризованных частиц непосредственно явствует из самого факта видимости материальных тел, ибо эта видимость обозначает не что иное, как испускание электромагнитных волн, источником которых могут быть лишь колеблющиеся наэлектризованные частицы. Природа этих частиц может быть установлена более точным образом путем изучения того изменения в : арактере испускаемого света, которое вызывается действием внешнего магнитного поля. Это изменение, которое искал еще Фарадей, было обнаружено в 1900 г. Земаном. В простейших случаях оно заключается в расщеплении каждой спектральной линии на три компоненты, из которых центральная совладает с исходной линией, а боковые смещены в противоположные стороны на расстояния, пропорциональные напряженности поля (смотрите земаново явление и энергия). Теория этого „явления Земана“ была дана Лоренцом. По существу она совпадает с изложенной в предыдущей главе ланжевеновской -теорией диамагнетизма. Действие магнитного поля на колеблющийся или обращающийся вокруг центра атома электрон сводится, как мы видели, к прецессии его орбиты, то есть к сравнительно медленному вращению ее вокруг направления магнитного поля. При этом гармоническое колебательное движение, параллельное полю, не испытывает изменения, то есть сохраняет свою нормальную частоту тогда как прямолинейное гармоническое колебание в направлении, перпендикулярном к нолю благодаря прецессии, перестает быть гармоническим и может быть представлено в виде геометрической суммы двух вращений одинаковой амплитуды и противоположного направления с частотами /“-j— / х и f—fu где Г—частота невозмущенного колебания, a f,—частота прецессии, пропорциональная интенсивности магнитного ноля. Это изменение в характере колебательного движения отражается1 на характере испускае- мого света в виде расщепления исходной неполяризованной спектральной линии на три поляризованные компоненты—одну прямолинейно поляризованную с неизменной частотой и двеполяризованные по кругу в противо положные стороны с частотами /+/, и / — А (смотрите поляризация света и энергия). По направлению поляризации смещенных компонент, а также-по величине их смещения можно определить, во-первых, знак электрического заряда колеблющейся частицы и, во-вторых, отношение этого заряда к массе. Таким путем оказалась возможность отождествить внутриатомные частицы, колебаниями которых обусловлен испускаемый атомами свет, е электронами, наблюдавшимися ранее в свободном состоянии в виде катодных лучей.

При падении на атомы какого-либо тела свободные электроны, образующие катодные лучи, вызывают колебательное движение связанных внутриатомных электронов, вызывая таким образом свечение атомов. Сравнительно медленные катодные лучи, с энергией, соответствующей ускоряющей разности потенциала в несколько вольт, приводят при этом в колебание наименее прочно связанные внешние-электроны, от которых зависит видимый, а также отчасти инфракрасный и ультрафиолетовый свет. Более быстрые катодные лучи с энергией порядка нескольких тысяч или десятков-тысяч вольт приводят в колебание более прочно связанные внутренние-электроны, которыми обусловливается испускание рентгеновых лучей.

Необходимо отметить, что и при отсутствии внешнего воздействия находящиеся в атоме электроны не покоятся, но быстро обращаются вокруг положительных ядер. Однако, это нормальное движение, вопреки развитым выше представлениям, столь хорошо-применимым к электрическим колебаниям в обыкновенных проводниках,не-сопровождается излучением. Связанные с этим затруднения привели к: созданию теории квантов (смотрите энергия).

§ i. Вынужденные электрические-колебания и вторичные электромагнитные волны; распространение световых волн в материальных телах. В предыдущем параграфе мы рассматривали электромагнитные волны как; следствие электрических колебаний, то есть колебательного движения электронов. Последние могут быть, однако, не только причиной, но и следствием первых. Если какое - нибудь тело находится в поле электромагнитных волн, исходящих от внешнего источника, то образующие эти волны колеблющиеся электрические (и магнитные) силы вызывают вынужденные колебания электронов в этом теле. Эти вынужденные электрические колебания происходят синхронно с вызывающими их силовыми колебаниями, то есть имеют одинаковую с ними частоту. Будучи следствием „первичных.1 силовых (электромагнитных) колебаний, они являются в свою очередь причиной или источником „Вторичных“ силовых колебаний, д.-е. вторичных электромагнитных волн той же самой длины.

Рассеянный и отраженный свет, благодаря которому мы видим окружающие нас несамосветящиеся тела, является примером вторичных электромагнитных волн, испукаемых по вышеописанному механизму. При падении на тело монохроматического света, то есть света, образованного синусоидальными волнами, тело представляется окрашенным в тот же самый цвет, как и источник света, что соответствует совпадению длины первичных и вторичных волн. Таким образом, в этом случае различные тела отличаются друг от друга лишь яркостью своего вторичного свечения, то есть интенсивностью рассеянного или отраженного света по отношению к падающему. Эта относительная интенсивность тем больше, чем больше амплитуда электронных колебаний, вызываемых первичными силовыми колебаниями данной амплитуды. В том случае, когда электроны способны совершать свободные колебания определенной частоты /о, амплитуда их вынужденных колебаний оказывается тем большей, чем ближе частота f вынуждающих колебаний к f0. Если пренебречь силами трения, то амплитуда вынужденных колебаний изменяется обратно пропорционально разности <f2—/о3> обращаясь в бесконечность при /.= f0- На самом деле благодаря -силам трения она при этом остается конечной, достигая более или левее резко выраженного максимума.