Волны без среды

Уже приближаясь к закату своей жизни, Джеймс Клерк Максвелл выдвинул предположение о том, что свет — это не единственный тип волн, связанный с электромагнетизмом. Вскоре после Максвелла, в 1887 году, блестящий немецкий физик Генрих Герц сумел экспериментально доказать существование электромагнитных волн.

Майкл Фарадей обнаружил, что электрическое поле и связанное с ним магнитное поле всегда находятся под прямым углом друг к другу. Это означает, что световые электромагнитные волны, как описывают уравнения Максвелла, не расходятся вокруг, как волна на воде или звук, а колеблются вверх-вниз и из стороны в сторону одновременно. Такие волны не требуют эфира для распространения, поскольку сформированы постоянными осцилляциями силовых полей, которые и переносят энергию.

Сегодня понятие «герц» используется как единица измерения частоты (Гц), т.е. количества циклов в секунду. На диаграмме сверху вниз показаны волны с нарастающей частотой

Различные виды энергии

Как и во всех хороших теориях, в этой есть место верным научным предположениям. Максвелл предполагал существование волн, которые невидимы человеческому глазу и распространяются со скоростью света. Он считал, что их можно генерировать с помощью электричества, и однажды будут обнаружены такие волны, которые переносят меньшую энергию, чем та, которую переносит свет. Спустя десять лет после смерти Максвелла немецкий физик Генрих Герц (протеже Германа Гельмгольца) сумел построить генератор и приемник для этих невидимых волн.

Вибратор Герца с искровым промежутком дал первое свидетельство существования электромагнитных волн, которые мы не можем видеть. Впоследствии они получили название «радиоволны» от английского слова «radiation» (излучение).

Посылать и принимать

Аппарат Герца был разработан так, чтобы в искровом промежутке — разрыве между двумя латунными шариками — возникал пробой и проскакивали искры.

Но самое главное, что в момент пробоя в вибраторе возникали электромагнитные колебания. Чтобы зарегистрировать это невидимое электромагнитное излучение, Герц сделал очень простой приемник — вибратор с малым пробивным промежутком, который находился в нескольких метрах от искрового промежутка излучателя.

На таком расстоянии электрическая искра от излучателя не может достичь приемника. Однако Герц все-таки увидел, что в разрыве приемного вибратора проскочила небольшая искра. Это означало, что от излучаемой электромагнитной волны в приемном контуре возбуждался слабый ток. Такое явление сейчас называется радиоволнами, и эти радиоволны переносят меньшую энергию, чем свет. Итак, еще одним достижением Герца было то, что он послал первый в истории радиосигнал. Следующий вопрос в том, сколько еще других форм электромагнитного излучения нам предстоит открыть.