Толқындық құбылыстар курстық жұмыс
Жоспар - www.topreferat.com.kz
:
I. Кіріспе
а) Толқындық құбылыстар
II. Негізгі бөлім
а) Электромагниттік толқындар
б) Электромагниттік толқындарды экспериментте бақылау
в) Электромагниттік сәулелер ағынының тығыздығы
г) Электромагниттік толқындар және оның дифференциалдық
тендеуі
д) Электромагниттік толқынның энергиясы және толқынның
сәулеленуі
III. Қортынды
а) Электр – магниттік толқындар
Пайдаланылған әдебиеттер
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Жұмыс көлемі: - бет
Пәні: Физика
-----------------------------------------------------------------------------------
КУРСТЫҚ ЖҰМЫСТЫҢ ҚЫСҚАРТЫЛҒАН МӘТІНІ
Жоспар:
I. Кіріспе
а) Толқындық құбылыстар
II. Негізгі бөлім
а) Электромагниттік толқындар
б) Электромагниттік толқындарды экспериментте бақылау
в) Электромагниттік сәулелер ағынының тығыздығы
г) Электромагниттік толқындар және оның дифференциалдық
тендеуі
д) Электромагниттік толқынның энергиясы және толқынның
сәулеленуі
III. Қортынды
а) Электр – магниттік толқындар
Пайдаланылған әдебиеттер
Кіріспе.
Электромагниттік толқындар. Механикалық толқындар затта: газда, сұйықта немесе
а)Толқындық құбылыстар
Толқын дегеніміз не? Толқын деп уақыт бойынша кеністікте
Ауада, қаттыденелерде және ұйық ішінде механикалық толқындар серпінділік
Толқындық қозғалыстың ең басты ерекшеліктерін нағыз көрнекті түрде
Толқын таралған кезде ішінде толқын таралатын зат тасымалданбайды,
Толқын жылдамдығы. Толқынның аса маңызды сйпаттамасы – оның
59-сурет
Көлденең және қума толқындар.
Резеңке баудын бойымен тарайтын толқындарды да бақылау қыиын
Бірақ кез келген толқын көлденең толқын болмайды. Толқының
Тербеліс
бағыты
61-сурет
Ондай толқын қума толқын деп аталады. Қума толқынды
Толқын энергиасы. Механикалық толқын таралған кезде дененің бір
Толқын ұзындығы. Эгер созылған резеңке баудың ұшын белгілі
толқын ұзындығының, жиіліктің және толқынның
Ал T период пен жиілік
62-сурет
қатысымен байланысатындықтан, былай болады:
Толқынның жылдамдығы толқын ұзындығы мен тербеліс жиілігінің көбейтіндісіне
Біріншіден, баудын әрбір бөлшегі уақыт бойынша периодты тербелістер
64-сурет
көрсетілген (қара сызық). Уақыт өткен сайын барлық осы
Сонда, уақыт аралығы өткен сон,
Біз толқын ұзындығы, толқынның тербелісінің жиілігі және амплитудасы
II Негізгі бөлім.
а) Электромагниттік толқындар
Механикалық толқындар зат бөлшектерінің арасындағы өзара әрекеттесудін арқасында
Электромагниттік өзара әрекеттесулер қалай таралада? Табиғаттың іргелі заңдары,
Электромагниттік өрістің Максвелл ашқан зандармен қортындылатын сансыз көп
Алыстан әсер ету теориясы бойынша, электір зарядына әсер
әсер лезде беріледі. Алыстан әсер ету тұрғысынан басқаша
Осылайша зарядтың орын ауыстыруы электромагниттік өрісте «шарпу» туғызады
Осы процестің таралу жылдамдығы вакуумдегі жарық жылдамдығына тең
Электромагниттік толқын. Енді электір заряды бір нүктеден екіншіге
Зарядты қоршаған кеністікте, бір – біріне перпендикуляр болып,
Осылайша, тербелуші зарядтан жан – жаққа жөңкіп тарайтын,
Алайда, 65 – суретте көрсетілген электромагниттік толқын, су
Кеңістіктің әр нүктесінде электр және магнит өрістері уақыт
және векторларының кез келген нүктедегі
Электір өрісі кернеулігінің тербелуші векторлары мен магнит өрісі
Сонымен, электромагниттік толқындағы және
Электромагниттік толқындардың шығарылуы. Электромагниттік толқындарды тербелуші зарядтар шығарып
Мұны көрнекі түрде көз алдымызға былай елестету керек.
Толқынның электромагниттік өріс энергиясы берілген уақыт мезетінде
Электромагниттік толқындардың бар екендігінің ақиқаттығына Максвелл аса қатты
Электромагниттік толқындар айнымалы электр өрісінің айнымалы магнит өрісін
б) электромагниттік толқындарды эксперементте бақылау.
Электромагниттік толқын айнымалы электр және магнит өрісінің өзара
Неғұрлым магнит индукциясы уақыт бойынша шапшаңырақ өзгеретін болса,
Ендеше, интенсивті электромагниттік толқындар туғызу үшін жиілігі мейлінше
Өнеркәсіптік токтың жиілігінен (50 Гц) жиілігі анағұрлым жоғары
Ашық тербелмелі контур. Алайда электромагниттік тербелістердің үлкен жиілігі
66-сурет
Контурдан алыс жерде электромагниттік өрісті жоқ деуге болады.
Электромаениттік толқындарды шығарып алу үшін Герц, қазір де
Конденсатор пластиналарының арасын біртіндеп алшақтатып (66-сурет), олардың аудандарын
Ашық контурда зарядтар өткізгіштің ұштарында шоғырланбаған, олар өткізгіштің
Әлгіндей контурда тербелісті қоздыру үшін Герцтің заманында былай
Контур ішіндегі тербелістер екі себептен өшеді: біріншіден контурдың
Осы кезде ашық тербелмелі контурда өшпейтін тербелістер шығарып
Герц тәжірибелері. Герц электромагниттік толқындары жоғары кернеу көзінің
Герц электромагниттік толқындарды, құрылысы толқын шығаратын вибратордың құрылысы
қабылдап тіркеді. Электромагниттік толқындардың айналымы электр өрісі әсерінен
Герц электромагниттік толқындары шығарып алып қана қойған жоқ,
Герц тәжірбиелерінде толқын ұзындығы бірнеше ондаған сантимерт болып
км/с.
Герц тәжірбиелері Максвеллдің теориялық болжамдарының дұрыс екендігін ойдағыдай
Электромагниттік толқындарды шығарып тарату үшін ашық тербелмелі контурда
в) Электромагниттік сәулелер ағынының тығыздығы.
Шығарылған электромагниттік толқын шығарып таратудың энергетикалық сипаттамасының маңызы
Ауданы S бетті қарастырайық, электромагниттік толқындар бұдан өткенде
фазада өтеді. Мұндай беттер толқындық беттер деп аталады.
69-сурет
70-сурет
Электромагниттік сәулелер ағынының I тығыздығы деп сәулелерге перпендикуляр,
(4.1)
шындығында мұның өзі беттің бірлік ауданынан өтетінэлектромагниттік толқын
I шамасын электромагниттік тығыздығы мен оның таралу жылдамдығы
(4.2)
яғни толқын шығару ағынының тығыздығы электромагниттік энергияның тығыздығы
Толқын шығару ағынының тығыздығы жарық көзіне дейінгі қашықтыққа
Электромагниттік толқындарды шығару көздері алуан түрлі болуы мүмкін.
Егер жарық шығаратын көздің өлшемдері оның әсері бағаланатын
Жұлдыздар жарық шығарады, яғни электромагниттік толқын шығарады. Жұлдыздарға
Электромагниттік толқындардың бойындағы энергия таралатын беттің аумағы уақыт
Толқын ағынының тығыздығы жарық көзіне дейінгі ара қашықтыққа
Егер уақыт ішінде барлық бағытта
(4.3)
Нүктелік көзден шығатын толқын ағынының тығыздығы жарық көзіне
Зарядталған бөлшектер үдемелі қозғалғанда ғана электромагниттік толқын шығып
(4.4)
Электр өрісі энергиясының жиілігі өріс кернеулігінің квадратына пропорционал.
(4.5)
Ал (4.4) бойынша Е~w2 және B~w2, ендеше
(4.6)
Толқын ағынының тығыздығы жиіліктің төртінші дәрежесіне пропорционал болады.
Зарядталған бөлшектердің тербеліс жиілігін екі есе арттырғанда шығарылған
Электромагниттік толқындар энергия тасмалдайды. Толқын ағыны тығыздығы (толқынның
г) Электромагниттік толқындар және оның
дифференциалдық теңдеуі.
Электромагниттік толқының бар екендігі жайында Максвельдің теориалық қорытындысына
Электромагниттік толқын деп, электромагниттік өрістің кеңістікте таралуы кезінде
Электромагниттік толқындар, әдетте ашық тербелмелі контурда жақсы сәулеленеді.
122-сурет
Сөйтіп, электромагниттік толқын көзінің сәулелену қабілеттілігін үлкейту үшін,
Енді Максвеллдің тендеулерін пайдалана отырып, жазық электромагниттік толқындардың
(191)
Мұндай контурлы интегралдарды есептеу үшін,
(192)
(193)
Егер (192) теңдеуді уақыт бойынша және (193) өрнекті
Осы теңдеулерден мынаны табамыз:
(194)
Осы табылған өрнек жазық электромагниттік толқынның диференциялдық теңдеуі
(195)
бұл өрнек толқынның синусоида заңдылығы бойынша таралатындығын көрсетеді.
м/с
Ал Е және Н шамаларының мәндері өзара былайша
(197)
123-сурет
Сөйтіп, және
Тік бұрышты координаттар жүйесінде және
(198)
д) Электромагниттік толқынның энергиясы және толқынның сәулеленуі.
ал магнит өрісі энергияның тығыздығы
Сонымен, электромагниттік өріс энергиясының тығыздығы w электр
Электр және магнит өрістері энергиясының тығыздықтары уақыттың бір
Электромагниттік толқындар жарық жылдамдығындай жылдамдықпен (с) таралатын болса,
(199)
Максвелл теоремасының салдары болатын мына қатынасты
(200)
Бағыты жағынан электромагниттік толқының таралу бағыты мен сәйкес
Жекелеген зарядтар қозғалысы немесе уақыт бойынша өзгеретін электір
Сонымен, сәулелендіру жүйесінің қарапайым мысалы болып гармоникалық осциллятор,
(201)
мұндағы - электр моментінің тербеліс
Сол сияқылды атомдар мен малекулалар да көзге көрінбейтін
Бірінші рет электромагниттік толқындарды 1895 жылы 7 майда
Толқындар аттары
Жиілік
диапазоны (Гц) Толқындар ұзындығының диапазоны (м)
Аса ұзын
Ұзын
Орташа
Қысқа
Ультра – метрлік
Қысқа дециметрлік
сантиметрлік
миллиметрлік
3*104 -3*105
3*105 -3*106
3*106 -3*107
3*107 -3*108
3*108 -3*109
3*109 -3*1010
3*1010-3*1011
>10000
10000 – 1000
1000 – 100
100 – 10
10 – 1
1 – 0,1
0,1 – 0,01
0,01 – 0,001
Қоғамының мәжілісінде сымсыз байланыс жасау үшін қолдануға болатындығын
Электромагниттік толқындардын сантиметірлік және милліметірлік диапазонды түрлері таралу
Сол сияқты, электромагниттік толқындардың казіргі кезде ғылым мен
III Қорытынды.
а) Электр – магниттік толқындар.
Берілген санақ жүйесінде зорядты бөлшектер немесе денелер арасындағы
Электр – магниттік толқындардың бар болуы айнымалы электір
4, 18 а, ә - суретте магнит және
Электр – магниттік толқынның ортада таралу жылдамдығы Максвелл
(4.36)
мұндағы және
Барлық ферромагниттік емес орталардын, яғни диа – және
(4,37)
электр – магниттік толқындар көлденкен толқындарға мысал болады.
Электр – магниттік толқындағы және
(4,38)
электір – магниттік толқындардың энергиясы мен интенсивтілігі. Механикалық
Өріс энергиясының w көлемдік тығыздығы деп өрістің бірлік
Электр – магниттік өріс толқыны энергиясының көлемдін тығыздығы
Мұндағы , сәйкес
(4,39)
мұндағы электр – магниттіктолқынның таралу
Уақыт бірлігі ішінде толқының таралу бағытына перпендикуляр орналасқан
Мұндағы - энергия тығыздығының орташа
Сонғы екі өрнектен электр – магниттік толқын интенсивтілігі
(4.41)
Электр – магниттік толқынның интенсивтілігі
Электр – магниттік толқындарды шығару. Уақыт бойынша өзгеретін
Электр – магниттік толқынның орташа
Мұндағы S – беттін ауданы.
Тербелетін заряд шығаратын электр – магниттік толқындардың орташа
(4,42)
мұндағы - электр заряды, А
Дыбыстық тербелістер микрофонға. Модуляторда өшпейтін тербелістердің модуляцияланған тербелістерге
Пайдаланған әдебиеттер.
Мякишев, Буховцев – Физика.
Совельев – Жалпы физика курсы. (Том 3, 4)
Жданов – Физика.
