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1864년에 James Clerk Maxwell은 우주에서 전자기파의 가능성을 예측했습니다. 그는 전기와 자기에 관한 당시 알려진 모든 실험 데이터를 분석하여 얻은 결론에 근거하여 이러한 주장을 했습니다.

맥스웰은 전기역학과 자기현상을 연결하는 전기역학의 법칙을 수학적으로 결합하여 시간에 따라 변하는 전기장과 자기장이 서로 발생한다는 결론에 도달했습니다.

처음에 그는 자기 현상과 전기 현상 사이의 관계가 대칭적이지 않다는 사실을 강조하고 "와류 전기장"이라는 용어를 도입하여 패러데이가 발견한 전자기 유도 현상에 대한 자신만의 진정으로 새로운 설명을 제공했습니다. 장은 힘의 닫힌 선을 가진 와류 전기장의 주변 공간에서 출현으로 이어집니다.”

Maxwell에 따르면 "변화하는 전기장이 주변 공간에 자기장을 생성한다"는 반대 진술도 사실이지만 이 진술은 처음에는 가설에 불과했습니다.

Maxwell은 자기장과 전기장의 상호 변환 법칙을 일관되게 설명하는 수학 방정식 시스템을 작성했으며, 이 방정식은 나중에 전기역학의 기본 방정식이 되었으며 위대한 과학자를 기리기 위해 "Maxwell의 방정식"이라고 불리기 시작했습니다. 아래로. 쓰여진 방정식에 기초한 맥스웰의 가설은 과학과 기술에 매우 중요한 몇 가지 결론을 내립니다. 이는 아래에 제시되어 있습니다.

전자파가 존재한다

횡전자파는 시간이 지남에 따라 전파되는 공간에 존재할 수 있습니다. 전자기장... 파동이 횡방향이라는 사실은 자기 유도 벡터 B와 전계 강도 E가 서로 수직이고 둘 다 전자기파의 전파 방향에 수직인 평면에 있다는 사실로 알 수 있습니다.

전자기파는 유한한 속도로 전파된다

주어진 물질에서 전자기파의 전파 속도는 유한하며 파동이 전파되는 물질의 전기적 및 자기적 특성에 의해 결정됩니다. 이 경우 정현파 λ의 길이는 특정 비율 λ = υ / f로 속도 υ와 관련되며 필드 진동의 주파수 f에 따라 달라집니다. 진공에서 전자기파의 속도 c는 기본 물리 상수 중 하나인 진공에서 빛의 속도입니다.

맥스웰이 전자기파의 전파 속도는 유한하다고 말했기 때문에 그의 가설과 파동의 전파 속도가 무한하다고 여겨졌던 당시 수용된 장거리 작용 이론 사이에 모순이 생겼습니다. 따라서 맥스웰의 이론을 단거리 작용 이론이라고 한다.

전자기파는 상호 변환되는 전기장과 자기장입니다.

전자기파에서는 전기장과 자기장의 변환이 동시에 일어나므로 자기장과 전기에너지의 부피밀도는 서로 같으므로 전기장 세기의 계수는 자기장 유도는 다음과 같은 연결을 통해 공간의 모든 지점에서 서로 관련됩니다.

전자기파는 에너지를 운반합니다.

전파 과정에서 전자기파는 전자기 에너지의 흐름을 생성하며 파동 전파 방향에 수직 인 평면의 영역을 고려하면 일정량의 전자기 에너지가이를 통해 이동합니다. 짧은 시간. 전자기 에너지 플럭스 밀도는 단위 시간당 단위 면적당 표면을 가로질러 전자기파에 의해 전달되는 에너지의 양입니다. 속도 값과 자기 및 전기 에너지를 대입하면 양 E와 B로 자속 밀도를 표현할 수 있습니다.

포인팅 벡터 — 파동의 에너지 흐름 벡터

파동 에너지의 전파 방향은 파동의 전파 속도 방향과 일치하므로 전자기파에서 전파되는 에너지 흐름은 파동의 전파 속도와 동일한 방향의 벡터를 사용하여 설정할 수 있습니다. 이 벡터는 1884년 전자기장의 에너지 흐름 전파 이론을 개발한 영국의 물리학자 헨리 포인팅(Henry Poynting)을 기리기 위해 «포인팅 벡터»라고 불립니다. 파도 에너지 플럭스 밀도는 W/m2로 측정됩니다.

전자파는 물체를 반사하거나 흡수하는 물체에 압력을 가합니다.

전기장이 물질에 작용하면 전하를 띤 입자의 질서 있는 움직임인 작은 전류가 물질에 나타납니다. 전자기파 자기장의 이러한 전류는 물질 깊숙이 향하는 암페어 힘의 작용을 받습니다. 결과적으로 Ampere의 힘은 압력을 생성합니다.

이 현상은 나중에 1900년에 러시아 물리학자 Pyotr Nikolayevich Lebedev에 의해 조사되고 경험적으로 확인되었습니다. 그의 실험 작업은 Maxwell의 전자기 이론과 미래의 수용 및 승인을 확인하는 데 매우 중요했습니다.

전자기파가 압력을 가한다는 사실은 전자기 에너지의 체적 밀도와 진공에서 파동의 전파 속도에 의해 단위 부피당 표현될 수 있는 전자기장에서 기계적 임펄스의 존재를 추정하는 것을 가능하게 합니다.

운동량은 질량의 움직임과 관련이 있기 때문에 전자기 질량과 같은 개념을 도입할 수 있으며 단위 부피에 대해 이 비율(STR에 따름)은 보편적인 자연 법칙의 특성을 가정하고 유효할 것입니다. 물질의 형태에 관계없이 모든 물질적 몸에 대해. 그런 다음 전자기장은 물질 몸체와 유사합니다. 에너지 W, 질량 m, 운동량 p 및 종단 속도 v를 갖습니다. 즉, 전자기장은 실제로 자연에 존재하는 물질의 한 형태이다.

맥스웰 이론의 최종 확인

1888년에 처음으로 Heinrich Hertz는 Maxwell의 전자기 이론을 실험적으로 확인했습니다. 그는 전자파의 실재성을 실증적으로 증명하고 다양한 매질에서의 굴절과 흡수, 금속 표면의 파동 반사와 같은 전자파의 특성을 연구했습니다.

헤르츠 측정 파장 전자기 방사선, 전자기파의 전파 속도가 빛의 속도와 같다는 것을 보여주었습니다. Hertz의 실험 작업은 Maxwell의 전자기 이론을 수용하기 위한 마지막 단계였습니다. 7년 후인 1895년 러시아의 물리학자 알렉산더 스테파노비치 포포프(Alexander Stepanovich Popov)는 전자기파를 사용하여 무선 통신을 만들었습니다.

전자파는 가속 이동 전하에 의해서만 여기됩니다.

직류 회로에서는 전하가 일정한 속도로 움직이며 이때 전자파는 우주로 방출되지 않고 방사가 일어나기 위해서는 교류, 즉 전류가 흐르는 안테나를 사용해야 한다. 빠르게 방향을 바꾸는 사람들은 흥분했을 것입니다.

가장 간단한 형태의 작은 크기의 전기 쌍극자는 쌍극자 모멘트가 시간에 따라 빠르게 변하는 전자기파를 방사하는 데 적합합니다. 그러한 쌍극자는 오늘날 "헤르쯔 쌍극자"라고 불리며, 그 크기는 그것이 방출하는 파장보다 몇 배 더 작습니다.

Hertzian 쌍극자에서 방출될 때 전자기 에너지의 최대 플럭스는 쌍극자 축에 수직인 평면에 떨어집니다. 쌍극자 축을 따라 전자기 에너지의 복사가 없습니다. Hertz의 가장 중요한 실험에서 기본 쌍극자는 전자기파를 방출하고 수신하는 데 사용되어 전자기파의 존재를 증명했습니다.