گام به گام فعالیت 4-7 صفحه 110 درس 4 فیزیک دوازدهم ریاضی (برهم کنش های موج)

(تداخل در امواج الکترومغناطیسی) آزمایش هرتز: اگرچه ماکسول پیش از پایان قرن نوزدهم وجود امواج الکترومغناطیسی را پیش بینی کرده بود، این هرتز بود که با آزمایش های تداخلی خود که به تولید موج های الکترومغناطیسی ایستاده انجامید، وجود موج های الکترومغناطیسی را در گستره بسامد رادیویی اثبات کرد. هاینریش هرتز در سال ١٨٨٨ میالدی با وسایل ابتدایی آن زمان این آزمایش را به انجام رسانید. در مورد چگونگی آزمایش هرتز تحقیق کنید.

نوسانگر هرتز در شکل الف نشان داده شده است. مبدّل T، صفحه های فلزی c را باردار می کند. این صفحه ها از طریق شکاف P تخلیه می شوند. و بدین ترتیب یک موج الکترومغناطیسی ایجاد می شود. در امتداد خط PX راستای میدان الکتریکی موازی محور y و راستای میدان مغناطیسی موازی با محور 2 است. هرتز برای مشاهده این موج ها از سیمی که آنرا به شکل حلقه در آورده بود و دوسر آن فاصله کمی از هم داشت، استفاده کرد. اگر صفحه این حلقه عمود بر میدان مغناطیسی موج می بود. میدان مغناطیسی متغیر بنابر قانون القاءِ فاراده نیروی محرکه الکتریکی القایی در حلقه ایجاد می کرد و این موجب جرقه زدن دو سر باز حلقه می شد. ولی اگر صفحه حلقه با میدان مغناطیسی موازی می بود، هیچ نیروی محرکه الکتریکی ای القا نمی شد و در نتیجه جرقه ای نیز مشاهده نمی شود. هرتز برای ایجاد امواج الکترومغناطیسی ایستاده از سطحی فلزی به عنوان بازتاباننده استفاده کرد که این در شکل الف در نقطه Q نشان داده شده است. بنابراین موج الکترومغناطیسی پس از بازتاب از سطح بازتاباننده با بر هم نهی با موج تابیده، موج های ایستاده مغناطیسی و الکتریکی ایجاد می کند. نشان داده می شود در حالی که موج های میدان الکتریکی و میدان مغناطیسی در مسیر رفت هم فازند، در مسیر برگشت کاملا ناهم فازند و بنابراین همان طور که در شکل ب با وضوح بیشتری نشان داده شده است شکم های موج ایستاده میدان مغناطیسی بر گره های موج ایستاده میدان الکتریکی منطبق می شود و بالعکس. حال اگر حلقه آشکار ساز در گره موج ایستاده میدان مغناطیسی قرار گیرد، هیچ نیروی محرکه القایی در آن ایجاد نمی شود و در نتیجه جرقه ای مشاهده نمی گردد ولی اگر حلقه ای آشکار ساز را در محل شکم های موج ایستاده مغناطیسی قرار دهیم، شدیدترین جرقه ها را خواهیم داشت. هرتز با حرکت دادن حلقه آشکارساز در امتداد خط PQ محل های گره ها و شکم های موج ایستاده میدان مغناطیسی را پیدا کرد. او با اندازه گیری فاصله بین دو گره متوالی توانست طول موج 𝜆 را حساب کند و چون بسامد f نوسان را می دانست، با استفاده از رابطه f𝜆 = V، تندی موج الکترومغناطیسی را که برابر با تندی نور می شود، به دست آورد. این نخستین مقدار تجربی برای تندی انتشار موج های الکترومغناطیسی بود.