§6. Электромагнитные волны

§6. Электромагнитные волны
Знание о связи электрического и магнитного полей позволило нам вернуться к вопросу о
реальности поля. В классе мы построили следующую схему:
Теория близкодействия
Теория дальнодействия
§03
Электрический заряд
действует на другой
электрический заряд.
Электрическое поле
действует на
электрический
Электрический
заряд создает
электрическое поле.
Магнит действует на
другой магнит
Магнитное поле
действует на магнит.
Магнит создает
магнитное поле.
Массивное тело
действует на другое
массивное тело.
Гравитационное
поле действует на
массивное тело.
Массивное тело
создает
гравитационное
Пока на этой схеме разница между теориями близкодействия и дальнодействия не
позволяет утвердить идею поля. Спор между Олегом и Полиной по-прежнему остается
актуальным, по-прежнему непонятно, почему надо выдумывать какое-то поле, если есть
законы Ньютона и Кулона, позволяющие строго рассчитывать взаимодействие двух тел
(зарядов, масс, магнитов).
А что будет, если нет тела, создающего поле? Может ли электрический заряд-пробник
почувствовать действие, если нет другого заряда-источника? Может ли магнитпробник почувствовать действие, если нет другого магнита-источника? Может ли
пробная масса почувствовать действие без массивного источника? Как на эти вопросы
ответили бы Олег − сторонник близкодействия, признающий реальность поля и Полина
− сторонница дальнодействия, считающая, что поле – лишь модель, слово, за которым
не стоит никакой реальности?
Теория дальнодействия пошатнулась. Магнит не может действовать на электрический
заряд, однако Фарадей показал, что можно заставить двигаться электрические заряды и
без действия заряда-источника (явление электромагнитной индукции). Электрический
заряд не может действовать на магнит, но опыты Эрстеда убедительно показывают, что
токи (движущиеся заряды) могут заставить поворачиваться магнитную стрелку.
Следующий удар по теории дальнодействия был нанесен, когда обнаружилось, что
действие не может распространяться мгновенно. Раз нужно время для
распространения взаимодействия, значит, есть посредник этого
взаимодействия − поле.
1-00
Сначала Фарадей (в письме, которое он оставил и приказал вскрыть через
100 лет), а затем Максвелл высказали идею о том, что электрическое и
магнитное поля распространяются со скоростью света. Это привело к мысли,
что свет – электромагнитная волна. Экспериментальное подтверждение
было получено в опытах немецкого физика Генриха Герца, который смог
создать и принять электромагнитные волны, а также измерить скорость их
распространения.
Г. Герц
(1857 − 1894)
Позднее Эйнштейн доказал, что скорость света – есть предельно возможная
скорость для передачи действия. Эта скорость была измерена разными
способами и ее значение примерно 300 000 км/с, или 3 · 108 м/с.
Как же возникает и распространяется электромагнитная волна? Представим
себе, что в некоторой области пространства произошел электрический
разряд наподобие молнии. Меняющееся электрическое поле порождает в
окрестности меняющееся магнитное поле, которое в свою очередь
порождает меняющееся электрическое поле – и полетела электромагнитная
волна, захватывая все более отдаленные пространства.
§07
Для лучшего понимания волнового движения полезно обратиться к
механическим волнам.
А. Эйнштейн
(1879 − 1955)
Таким образом, пропасть между электричеством и магнетизмом была
окончательно
преодолена,
породив
представления
о
едином
электромагнитном поле. Заманчиво было бы преодолеть пропасть между
электромагнитным и гравитационным полями, но вот уже около 100 лет эту задачу
решить не удается.