Закон сохранения электрического заряда Закон Кулона
Закон Ома Закон Био-Савара – Лапласа Закон Ампера
Уравнения Максвелла
1. В природе существуют электрически заряженные частицы – источники электрических полей.
2. Магнитные силовые линии непрерывны и не имеют источников - в природе нет дискретных единиц магнитного заряда:
3. Магнитное поле может создаваться электрическим током и переменным электрическим полем.
4. Электрическое поле может быть создано переменным магнитным полем.
Значение уравнений Максвелла
1. Введено понятие электромагнитного поля.
2. Дана математическая модель, описывающая с единых позиций электрические, магнитные и световые явления.
3. Сформулирована проблема поиска материального носителя электромагнитного поля (возможный претендент – мировой эфир).
4. Уравнения Максвелла позволяют по начальному состоянию электромагнитного поля предсказывать его дальнейшие изменения.
5.Возможно автономное существование электромагнитного поля по отношению к своему источнику.
6. Решение уравнений предсказывают существование электромагнитных волн и предельной скорости их распространения.
Исторический обзор
Фалес. VI в. до н.э. Наблюдение электризации янтаря и магнитных свойств железной руды.
Перегрин. 1269. Два полюса магнита: одноименные отталкиваются, разноименные притягиваются. Наибольшее действие магнита на полюсах. При разламывании получаются два новых магнита.
Гильберт (1540 – 1603). «О магните». 1600. Классификация и систематическое описание магнитных явлений. Магнетизм Земли. Предвосхищение понятия магнитное поле.. «Терелла» - шар из магнитной руды и маленькая железная стрелка-инклинатор.
Лейденская банка.
Отто фон Герике. 1660. Электрическая машина.
Дюфе (1698 – 1739) Два рода электричества.
Б.Франклин (1706 – 1790).
Ш.Кулон (1736 – 1806). Г.Кавендиш.
Гальвани. 1786. Физиологическое действие тока на живые организмы.
А.Вольта (1745 – 1827) «Вольтов столб». 1775. Электродвижущая сила. Потенциал.
Беннет. 1787. Электроскоп с золотыми листочками.
Никольсон и Карлейль. Открытие электролиза. 1800.
Х.Эрстед (1777 – 1851) Открытие существования магнитных свойств проводников с током. 1820.
Араго 1820. Электромагнит.
А.Ампер (1775 -1836). 1820. Магнитное взаимодействие проводов с током.
М.Фарадей (1791 – 1867). 1821. Электромотор. 1831. Электромагнитная индукция.
Зеебек (1770 – 1831) Термоэлектричество.
Г.Ом (1787 – 1854)
Генри Индукция. Самоиндукция.
Э.Ленц. Закон самоиндукции
Джеймс Кларк Максвелл.
«Не может быть сомнений, что межпланетное и межзвездное пространство не является пустым, а заполнено некоторой материальной субстанцией или телом, несомненно, наиболее крупным и, возможно, самым однородным из всех других тел».
Г.Герц. Резонатор Герца, подтверждающий существование электромагнитных волн. Открытие фотоэффекта.
11. Оптика. Классические эксперименты и опыты по оптике
Предмет оптики
Геометрическая оптика (III в. до н.э. – XVI)
Основные модели:
Основные принципы и законы:
1. Принцип прямолинейного распространения света
2. Принцип независимости световых лучей
Принцип истечения световых лучей (Платон)
3. Законы отражения (Евклид) от плоских и сферических зеркал.
Способность линз собирать лучи в одной точке, нагревать и поджигать
Явление преломления света (Аристотель)
4. Законы преломления (Птолемей)
Радуга Р.Декарт . «Метеоры», глава «О радуге». 1637
Определение скорости света
1. О.Ремер (1644 – 1710). «Доказательство, касающееся движения света».1676. (по спутникам Юпитера). 215 000 км/с.
2. Бредли. 1727 (по аберрации звезд) 303 000 км/с.
3. Физо. 1849 (полупрозрачное зеркало и зубчатое колесо) 313 000 км/с. Расстояние между колесом и вторым зеркалом 8,6 км
4. Майкельсон. 1932 (метод вращающейся призмы) Труба с откаченным воздухом 1,6 км.
5. Современные данные 299 792,458 км/с
Волновая оптика (XVII – XIX)
Аристотель (384 -322) необходимость посредника в передаче светового движения.
Р.Гук (1635 – 1703) «Микрография» 1665. – представления об эфире и волновой природе света.
Х.Гюйгенс (1629 – 1695). «Трактат о свете» 1678 - 1690
«…Несомненно, что и свет доходит от светящегося тела до нас каким-нибудь движением, сообщенным веществу, находящемуся между ним и нами….
…Каждая маленькая часть какого-нибудь светящегося тела, как Солнце, свеча или раскаленный уголь, порождает свои собственные волны, центром которых она и является…».
Огюстен Жан Френель (1788 – 1827). «О свете» 1822. – свет – поперечная волна.
Основные модели:
Основные принципы, идеи, законы:
Принцип Гюйгенса – Френеля
Принцип суперпозиции
Предельная скорость распространения света 3.108 м/с
Электромагнитная природа света
Электромагнитная волна – поперечная волна
Зависимость свойств волны от ее частоты
Зависимость частоты света от скорости движения источника
Основные явления: Классические опыты и эксперименты:
Дифракция Ф.Гримальди (до 1663), Х. Гюйгенс
опыты О.Френеля и Араго 1816-1818
Цвета тонких пленок Р.Бойль (1664)
Дисперсия опыт Ньютона с призмой (1665 – 1673) «Новая теория света и цветов»
Двойное лучепреломление опыты Бертолина с исландским шпатом
Интерференция Х.Гюйгенс (1690), Т.Юнг (1807)
Поляризация опыты Брюстера и Малюса
Эффект Доплера
Голография
Спектральный анализ
Спектры поглощения и излучения Кирхгоф, Фраунгофер
Излучение электромагнитных волн Опыт Герца 1887
Давление света Опыты Лебедева 1889-1911
|