Ёруғлик ходисаларининг электромагнит табиати

3. Ёруғликнинг электромагнит табиати. Максвелл назарияси.

Ёруғлик табиати хақидаги савол физик оптиканинг муҳим масалаларидан бири ҳисобланади.

ХIХ асрнинг охирларида физика ёруғликнинг электромагнит (ЭМ) табиатини тасдиқловчи бир қанча фактларга эга бўлди. Бунга мисол қилиб, Фарадейнинг моддада ёруғликнинг тарқалишига магнит таъсири тажрибалари, Лебедевнинг ёруғлик босимини ўлчаш тажрибалари, Герцнинг ЭМ тўлқинларининг мавжудлигини тасдиқловчи тажрибаларини мисол қилиб кœрсатиш мумкин.
Ёруғликнинг электромагнит табиатини тасдиқловчи аргументлардан бири электромагнит тўлқин тезлигининг ёруғлик тезлиги билан мос тушишидир. 1849 йил Физо ёруғлик тезлигини ўлчади ва 315000 км/с натижани олди. 1857 йилда Вебер ва Кальрушлар эса электромагнит ва заряднинг электростатик бирликлар нисбатига тенг бўлган электродинамик доимийси ни ўлчадилар ва =310800 км/с натижа олдилар. Максвелл электромагнит майдон учун тенгламалар системасини киритди. Улардан электромагнит тўлқинлар мавжудлиги ва уларнинг тарқалиш тезлиги электродинамик доимийлик билан аниқланиши келиб чиқади. Максвелл, Вебер ва Кальрушлар топган нинг қиймати Физонинг ўлчаган ёруғлик тезлиги билан мос тушишига эътибор берди ва ёруғлик электромагнит тўлқиндир деган хулосага келди.
Лазер пайдо бўлиши нинг аниқроқ қийматини аниқлашга имкон берди.
м/с (5.13)
Электродинамик доимий. Электродинамик доимий заряднинг электромагнит бирлигининг электростатик бирлигига нисбати билан аниқланади.
Герц тажрибалари. Герц тажрибада ЭМ тўлқин мавжудлигини текширди. У ЭМ тўлқинни генерациялади, қабул қилди ва уларнинг ҳоссаларини ўрганди.
Юқори қувватли индукцион ғалтак ёрдамида учқун разрядли тажрибаларда Герц электр токининг юқори тезликли тебранишларини, тебранишлар даври тахминан с) бœлган вужудга келтирди. Герц тажрибаларини давом қилдириб œтказгичнинг тœғри қисмида юқори частотали ток биринчидан қандайдир бир масофада жойлашган œтказгичда анологик токни вужудга келтиришини аниқлади. Шундай тарзда ЭМ тўлқинлар очилди.
Г

5.4-rasm. Gerts tajribasi sxemasi: IG` – induksion g`altak, R – razryadlovchi, М – mikroampermetr.
ерц ўзининг тажрибаларининг бирида учқун оралиғи билан ажратилган иккита бир хил метал стерженлардан ташкил топган вибраторнинг ҳусусий электр тебранишларини ишлатди (5.4-расм). Индукцион ғалтак ёрдамида тебраниш контурининг икки ярми ҳам юқори кучланишгача зарядланади. Потенциаллар айирмаси анча катта бўлганида, вибратор учлари оралиғида учқун ҳосил бўлади ва контурнинг икки томонини туташтиради ва унда юқори частотали сўнувчи электр тебранишлари ҳосил бўлади. Бунда тебраниш контури (вибратор) фазога ЭМ тўлқин чиқаради. Тўлқиннинг пайдо бўлишини учқуннинг пайдо бўлиши заҳоти қабул қилувчи вибраторнинг микрометрида қайд қилинди.
Ёруғликнинг электромагнит назарияси ёруғлик тўлқинларининг бўш фазодаги электромагнит тўлқинларнинг айнан ўзи эканлигини асослади. Электромагнит тўлқинлар тез ўзгарувчи электр ва магнит майдонлардан иборат бўлиб, улар тарқатувчи манба ва ўзлари тарқалаётган муҳитнинг хусусиятларига боғлиқ равишда у ёки бу қонун бўйича ўзгаради.
Ёруғликнинг электромагнит назарияси ҳозирги замон физика терминологиясига кўра майдоннинг классик (ноквантавий) назарияси ҳисобланади. У кўпгина оптика ходисаларни тўғри тавсифлаб беради. Шунинг учун биз баёнимизни классик назариядан, ёруғликнинг уни электромагнит тўлқин сифатида намоён қилувчи асосий хоссаларини ўрганишдан бошлаймиз.
Электромагнит тўлқинлар вужудга келиши учун фазонинг бирор соҳасида электр зарядлари тезланишли ҳаракат қилаётган бўлиши керак. Бунда вужудга келган электр майдон ўзгариши индукция ходисаси туфайли фазонинг шу соҳасида ва унинг атрофида ўзгарувчн магнит майдонни вужудга келтиради. Ўзгарувчан магнит майдон эса, ўз навбатида, ўзгарувчан электр майдонни вужудга келтиради ва ҳ.к. Шундай килиб, ўзгарувчн электромагнит майдон фазонинг бирор жойида пайдо бўлиб, унинг бир нуқтасидан иккинчи нуқтасига маълум тезлик билан тарқалади. Электромагнит мйдоннинг бўш фазодаги ушбу тарқалиш жараёни электромагнит тўлқинни ифодалайди. Электромагнит тўлқинларнинг тарқалиши Максвелл тенгламаларига бўйсунади. Электромагнит тўлқинларнинг тарқалишини характерловчи асосий асосий қонуниятни аниқлаш учун муҳитни идеал бир жинсли диэлектрик деб ҳисоблаймиз (яъни ёруғликнинг сочилиш ва ютилиш ходисаларини назарга олмаймиз), тўлқинларни эса ясси монохроматик тўлқинлар деб хисоблаймиз. Бу деган сўз, тўлқин фронти ёки бошқача айтганда, ўзгармас фаза сирти текисликдан иборат ва у чегараланмаган, тебранишлар эса катъий аник бир частотада содир бўлди, демакдир.