НЕВИДИМИЙ СВІТЛО СВІТЛО - ЦЕ ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ХВИЛІ

ПРО ЩО ГОВОРИТЬ ПРОМІНЬ СВІТЛА

Ізіко вже давно помічали, що по обидва боки світлового спектру діють якісь невидимі випромінювання. Якщо за червоним краєм сонячного спектра поставити термометр, він сильно нагрівається. А за фіолетовим кінцем спектра не тільки нагрівається термометр, а й сильно чорніють фотопластинки. Невидимі випромінювання за червоним кінцем спектра назвали інфрачервоними, а за фіолетовим кінцем - ультрафіолетовими.

Отже, крім видимого світла існують невидимі випромінювання.

У той час, коли почала так бурхливо розвиватися спектроскопія, англійський фізик Максвелл узагальнив результати досвідчених досліджень електричних і магнітних властивостей матерії і створив теорію електромагнітних хвиль.

Коли електромагнітна хвиля зустрічає на своєму шляху дрібні електрично заряджені частинки - електрони, то вона діє на них з деякою силою. Електрони починають коливатися подібно до того, як коливається пробка під дією водяної хвиль. За характером цих коливань можна було встановити, що сила впливу електромагнітних хвиль на електрон безперервно змінює свій напрямок і періодично то зростає до деякого максимуму, то знову зменшується. Це і є характерним для електромагнітної хвилі.

Але там, де є періодичне коливання, яке поширюється в просторі, там можна говорити і про довжину хвилі. У разі водяних хвиль ми називали довжиною хвилі відстань між двома найближчими гребенями. У разі електромагнітних хвиль ми можемо називати довжиною хвилі відстань між двома найближчими точками, в яких електромагнітна сила, що діє на електрон, отримує найбільше значення і спрямована в одну і ту ж сторону. Тут повна аналогія з водяними хвилями (гребінь - найбільше відхилення частинок води, спрямоване вгору).

Як же порушувати такі електромагнітні хвилі? Згодом фізики знайшли багато способів, але в той час застосували найпростіший: зарядили один металевий стрижень з кулею на кінці позитивним електрикою, а іншої такої ж стрижень - негативним, а потім зблизили їх настільки, щоб між шарами проскочила іскра. Іскра - це надзвичайно короткочасний струм через повітря, він триває тисячні частки секунди. При цьому електричні заряди перескакують з одного стрижня на інший і назад, змінюючи напрямок мільйони разів в секунду. Відбувається іскровий розряд, в стрижнях виникла підозра електричного струму. При цьому в просторі розходяться невидимі оком електромагнітні хвилі.

За допомогою іскрового розряду німецький фізик Г. Герц в 1888 році отримав електромагнітні хвилі довжиною в 9 метрів. Через 7 років російський фізик А. С. Попов винайшов радіо одне з найбільших досягнень науки і техніки нашого часу. За допомогою електромагнітних хвиль він послав першу в світі радіограму.

Вивчаючи властивості світлових і електромагнітних хвиль, фізики прийшли до висновку, що природа їх однакова. І ті й інші хвилі поширюються з однаковою швидкістю, відображаються і переломлюються по одним і тим же законам. Поширення світлових хвиль в тілах залежить від електричних і магнітних властивостей цих тіл так само, як і поширення в них електромагнітних хвиль. Світло - це ті ж електромагнітні хвилі, як і хвилі, одержувані від іскрового розряду. Обидва типи хвиль відрізняються лише тим, що у них різна довжина хвилі. Ми пам'ятаємо, що видимі оком хвилі мають довжину від 4000 до 7500 А, а радіохвилі, з якими працював Попов, - близько 10 метрів, т. Е. В десятки мільйонів разів більше. Інфрачервоні та ультрафіолетові випромінювання суть також електромагнітні хвилі; довжина хвиль у перших більше, ніж у червоного світла, а у других менше, ніж у фіолетового.

Отже, природа радіохвиль і видимого світла однакова: світло - це теж електромагнітні хвилі, тільки з меншою довжиною хвилі. Різниця в довжині хвилі і визначає відмінність у властивостях світлових і радіохвиль.

За допомогою технічних приладів можна порушувати радіохвилі різної довжини. Фізики досягають цього тим, що змушують електричні заряди коливатися з потрібною частотою. Якщо заряди коливаються з частотою, рівній 300 тисячам в секунду, в просторі порушується хвиля довжиною в один кілометр. А щоб отримати електромагнітні хвилі довжиною в один сантиметр, потрібно досягти 30 мільярдів коливань зарядів в секунду! Чим коротше довжина електромагнітних хвиль, тим більше повинна бути частота коливань заряду, тим важче цієї частоти досягти. Знаменитий російський фізик П. Н. Лебедєв, який досліджував електромагнітні хвилі і переконливо показав, що світло - це електромагнітне випромінювання, отримав в 90-х роках найкоротші в той час хвилі - довжиною в 6 міліметрів. Далі техніка отримання коротких електромагнітних хвиль розвивалася повільно: зустрічалися великі технічні труднощі. У 1924 р радянський фізик А. А. Глаголєва-Аркадьева отримала хвилі ще коротше - в одну десяту міліметра. Завдяки її роботам був заповнений весь спектр електромагнітних хвиль, порушуваних технічними установками - вібраторами. Далі йдуть ще більш короткі хвилі, порушувані коливаннями зарядів всередині випромінюючих молекул і в атомах. Це - вже інфрачервоні випромінювання, видиме світло і інші.

В кінці XIX століття фізики відкрили нові невидимі випромінювання. У наш час все знають, що внутрішні органи людини можна «просвічувати» за допомогою рентгенівських променів, відкритих в 1895 році фізиком Рентгеном. Рентген виявив, що потік швидко летять електронів, б'ючись об скло або металеву пластинку, викликає поява невидимих випромінювань. Випромінювання були помічені випадково: вони впали на папір, покриту особливим веществом- платино-ціаністим барієм, і папір в темряві засвітилася. Рентгенівські випромінювання мають довжину хвилі приблизно від 0,1 до 100 ангстремів. По довжині хвилі вони слідують за ультрафіолетовими випромінюваннями.

Незабаром після відкриття рентгенівських випромінювань в природі були знайдені випромінювання з ще більш короткою довжиною хвилі, так звані гамма-випромінювання. Їх випускають радіоактивні речовини.

Таким чином, шкала випромінювань, виявлених людиною в природі, виявилася дуже широкою. Якщо йти від найбільш

Довжина хвиль в ангстремах