Общий курс физики Том 3. Электричество - Сивухин Д.В.
Скачать (прямая ссылка):
При р = 1 и при нормальном падении получаем прежний резуль-
чение (р = 0), то еТ5 = w, т. е. в этом случае давление вдвое меньше.
6. Чтобы составить представление о величине давления излучения, рассчитаем его для солнечного излучения вблизи земной поверхности. Как показали измерения, средняя плотность потока энергии в этом случае S = 2 кал/(см2-мин) = 1,4-Ю3 Вт/м2. Для давления излучения на полностью поглощающую поверхность, перпендикулярную к излучению, находим 3і = S/c = 4,7 ¦ 10"® Н/м2, а на полностью отражающую 9,4 -10~6 Н/м2. Несмотря на ничтожные значения этих величин, экспериментальное доказательство существования давления электромагнитных волн было впервые получено на волнах света в классических опытах П. Н. Лебедева. Лебедев в 1900 г. доказал существование светового давления на твердые тела, а в 1910 г. — и на газы. Результаты этих опытов оказались в согласии с электромагнитной теорией света. Впрочем, давление излучения не всегда столь мало. Если с помощью линзы сфокусировать на поверхности монеты пучок света от лазера, то световое давление пробивает монету, оставляя в ней маленькую дырочку (диаметром в несколько десятых миллиметра). Давление излучения громадно внутри горячих звезд и играет существенную роль при их взрывах. Когда температура в звезде достигает ~108 кэВ (такие температуры достигаются также при взрывах атомных и водородных бомб), давление излучения становится того же порядка, что и давление плазмы, из которой состоит звезда.
с силой / = /. Проектируя ее на нор-
маль п к поверхности тела, находим гуу' давление излучения
X а проектируя на ось X — среднюю ка-
сательную силу, действующую на пло-
Рис. 377.
щадку АВ:
т = w sin ф cos ф (1 — р). (145.5)
тат еУ5 = 2w. Если же среда полностью поглощает падающее излу-
§ I S]
ПРИНЦИПЫ РАДИОСВЯЗИ
659
§ 146. Принципы радиосвязи
1. Всякий провод, по которому течет переменный ток, излучает электромагнитные волны. Однако если ток замкнут и выполнено условие квазистационарности, то излучения практически не будет. Действительно, разобьем провод на элементы тока <&dl. Каждый из этих элементов излучает, как точечный диполь, производная дипольного момента которого по времени определяется выражением dp = 3dl. Если выполнено условие квазистационарности, то все эти дипольные моменты колеблются почти в одинаковых фазах, а потому при рассмотрении поля в волновой зоне (а только такое поле и представляет интерес в вопросах радиосвязи) все их можно считать как бы сосредоточенными в одной точке. Следовательно, весь виток с током будет излучать, как точечный диполь, для которого р = § dp = §<3 dl. В случае квазистационарных токов величина 3 одна и та же вдоль всего витка, а потому р = = 3 §dl = 0, так как для всякого замкнутого контура <§dl = 0. При более точном рассмотрении замкнутый виток с током можно разбить на две половины и каждую из них заменить точечным диполем. Тогда получится система двух точечных диполей с равными, но противоположно направленными моментами, сдвинутыми один относительно другого на расстояние, малое по сравнению с длиной волны. Теоретически такая система излучает, но практически излучения нет, так как в волновой зоне поле
излучения меняется с расстоянием, как -г- ^ —,т. е. убывает
слишком быстро. Эти рассуждения применимы и к колебательному контуру, а также ко всякой «закрытой» системе, т. е. к системе с замкнутыми или почти замкнутыми токами. Для получения интенсивного излучения надо перейти к «открытым» системам, в которых токи не замкнуты. Теоретически наилучшей системой является прямолинейный провод, в котором возбуждаются (незамкнутые) переменные токи. Излучатель такого типа был использован уже в классических опытах Герца. В радиотехнике излучающей системой служит антенна — незамкнутый провод или система проводов, подвешенных высоко над землей, по которым текут переменные токи.
Низкочастотные токи, применяемые в электротехнике, не годятся для целей радиосвязи по двум причинам. Во-первых, потому, что они излучают очень слабо. (Мощность излучения пропорциональна четвертой степени частоты, см. § 141.) Во-вторых, для возбуждения сильных колебаний в антенне используется явление резонанса, а следовательно, размеры антенны должны быть очень большими. Например, если излучающей антенной служит прямолинейный провод, то для возбуждения основного колебания длина
660
КОЛЕБАНИЯ П ВОЛНЫ
[ГЛ. X
провода должна быть I = Х/2. При частоте v = 1000 Гц sto дает I == 150 км. Поэтому в радиотехнике излучающие антенны питаются токами высокой частоты. В радиовещании пользуются частотами, лежащими приблизительно в пределах от 105 до 10s Гц, чему соответствуют длины волн от 3 км до 3 м. Для решения специальных задач, где существенна острая направленность излучения, применяют дециметровые и сантиметровые волны (частоты до 1010 Гц и выше).
Принцип радиосвязи очень прост. В антенне передающей радиостанции, настроенной в резонанс с генератором (рис. 378, а), возбуждаются сильные высокочастотные токи. Электромагнитные волны, излучаемые этой атепной, достигая приемной антенны (рис. 378, б), также настроенной в резонанс с генератором, в свою очередь возбуждают в ней токи той же частоты, которые могут быть усилены и использованы. Для настройки антенн конденсатор можно включать не только параллельно катушке индуктивности (рнс. 378), но и последовательно с ней (рис. 379). При параллельном включении увеличивается общая емкость системы, а следовательно, ее собственная частота уменьшается. При последовательном соединении, наоборот, емкость уменьшается, а частота увеличивается.
