Страница:Радиолюбитель 1928 г. №09.djvu/14

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Эта страница не была вычитана


волп как вдоль провода, так и в свободном пространстве. Чтобы показать топкость п сложность подобных опытов, приведем в пример определение скорости токов высокой частоты вдоль провода, совершенное двумя физиками — Трау- бриджем и Дгоэном. Из основного волнового уравнения, Я = гЛ следует, что если из этих трех величин две можно измерить, то третья определится сама собой. В системе Лехера были возбуждены стоячие полны. Расстояния между узлами, измср иные точным термоэлок- триче ким способом дали для Я величину 114 .и. Период отот поддавался измерению методом Фоддорсона. Для отого в определенном месте системы был сделан разрыв. Искра, пробивающая его, проектировалась быстро вращающимся вогнутым зеркалом на светочувствительны/!'экран. Насколько трудна была задача, можно видеть из того, что требовалось измерить промежуток времени между двумя последовательными искрами, равный всего 2.10—7 секунды, т.-е. две десятимплионных секунды! При расстояния зеркала от вкрава в 3 метра и скорости его вращения, равней 70 оборотам в секунду (!), расстояние соседних изображений искр составляло всего 0,5 мм. Таким образом, скорость токов высокой частоты была найдена в 300.000 км/сек.

Несколько позже, Саразен и Де-ля-Рив нашли такую же скорость для свободных электромагнитных волн, с точностью до 1%—2%.

Электромагнитная теория после Гертца

Учение Максвелла, с первой редакцией которого мы по: • акомились прежде, потерпело ряд изменений и дополнений, внесенных работами Гертца и других исследователей и развитием элекгронвой теории электричества. Мы отметим лишь важнейший факт — уничтожение эфира. Эфир —ту идеальпую среду, в которой развертывались на протяжении столетий принципы различных волновых теорий — наука XX века отвергла, повидимому, окончательно и бесповоротно. Правда, и сейчас мы часто прибегаем к этому термину, но уже в силу привычки, совершенно не* вкладывая в него никакого определенного смысла. Дело в том, что несмотря на блестящее подтверждение электромагнитной теории, ее основные положения остались попрежнему слишком отвлеченными. Совершенно невозможно представить, на основании чего электрические и магнитные силы располагаются и колеблются в пространстве именно так, как предписывает им теория. Хотя ученые и надеялись об'яспить сущность электромагнитных возмущеиий с чисто механической точки зрения, они встретили здесь непреодолимые затруднения. И, оказалось, что многие из них можно решить, отбросив идею эфира, что и сделал Эйнштейн в 1905 году. Он принял, что мировое пространство устроено так, что в нем может возникать и распространяться особый вид энергии — электромагнитной,—тождественной с лучистой энергией. Итак, основное свойство мирового пространства то, что о в о электромагнитно. В наше время физике приходится представлять электромагнитную энергию, как нечто самодовлеющее, что трудно или даже невозможно представить человеческому уму, в виде понятного образа!

Но и освобожденная от лишнего ба- ласта —эфира электромагнитная теория оказалась несостоятельной в важнейших вопросах излучения и поглощения лучистой энергии и мы, невидимому, являемся современниками ее кризиса...*

Таким образом, та радужная полоска, которой когда-то любовался Ньютон, разрослась усилиями науки к началу нашего иска в беек» печный спектр лучистой э н о рг и н. Рассмотрим современное долепив этого спектра. Много раз мы упоминали о том, что ia или иная форма лчистой энергии, воспринимаемая либо непосредственно нашими чувствами, либо косвенным путем, после преобразования се в звук, тепло и т. н., зависит лишь от частоты колебаний. Приведем теперь некоторые количественные соотношения. Весь спёктр припято делить на части - октаны, как музыкальную гамму. Октавой называется такой отрезок ряда, который тянется от колебаний произвольной частоты п до колебаний удвоенной

частоты 2«. Из соотношения Я = —, где

п

v — скорость света, видно, что если «=1, то Я = 300.000 км. Но такие длинные волны представляют небольшой интерес и в науке принято рассматривать произвольный отрезок спектра, величиной в 49 октав, от Я =4.000 м до Я = 0,0000000071 мм. Если двигаться по спектру со стороны длинных волн (со стороны плюс бесконечности, как сказал бы математик), мы будем последовательно проходить области радио-волн, обыкновенных, коротких, ультракоротких | Я < м> тра) и, непосредственно без перерыва, встретим инфракрасную часть невидимого света", начиная с Я = 3 мм. Далее, порядок величин настолько ничтожен, по сравнению с нашими обычными мерами, что последние пришлось бы выражать в неудобных мельчайших долях. Здесь длины волн измеряются микронами (1 ^ = 0,001 лин), миллимикронами (1 0,001 м) и онг-

- стремами (1Л=;0,1 /щ = 10—7 мм). На долю волн радиостанций (не считая выше 4 километров) падает около 20 октав, на долю инфракрасных лучей — около 12 октав. Дальше пойдет область видимого света, от Я = 0,76 ц до Я = 0,4 //, занимая всего лишь около одной октавы. Затем — 5 октав ультрафиолетовых лучей до я = 0,0136 /г и неисследованная область более 3 октав. Наконец, лучи Рентгена, о о

от А = 13 л до Я = 0,07 А, около 7 октав и в последнее время — область ультра- рентгеиовых и гамма-лучей.

Нет никаких оснований думать, что спектр лучистой энергии имеет где-нибудь разрывы. Все его части представляют полное единство, как части одного целого, одной и той же энергии.

Волны или кванты?

Что такое свет? Со времен Юнга и Френеля мы знаем, что эго — волновое движение... Сомнения уже невозможны; отказаться от этих представлений для физики немыслимо. Волновая теория света... достоверность! — Так выразился Гертц в своей знаменитой речи на с1езде немецких естествоиспытателей в Гейдельберге в 1889 году. По... никто пе предугадает путей развития науки. Малоизвестный мюнхенский ученый Макс Планк, работая ещо с 1896 года над исследованием лучеиспускания абсолютно черного тела, пришел к неожиданным заключениям, уничтожающим электромагнитную теорию света. Мало того, теория квант, заложенная нм, повела приступ

на песь склад математического мышления человека. Коренные представления чатг-- матввеского анализа бесконечно малых, о непрерывности изменений в мире чисел опровергались теперь утверждением, что проц ссы, выражаете ими, могут протекать тол! ко скачками. Эта интересной!! ая и сложнейшая теория никак не может служить нашей темой. Но пройти незамеченным современное состояние физики в попросе о при оде лучистой энергии все же вевозможпо.

Кратко дело рисуется так. Связывая учение о теплоте с электромагнитной теорией, Плате нашел, что лучеиспускание тел происходит из точек, где совершаются какие-то колебательные процессы. Далее, он свел эти процессы к колебаниям электронов и назвал такие колеблющиеся цептры вибраторами, осцилляторами и т. п. При определении энергии испускаемой отдельным вибратором, проще всего было положить, что ова истекает в пространство непрерывным потоком, по мере течения времени. Однако, исходя из такого естественного предположения, Планк получил в своих формулах результаты, противоречащие опыту, Тогда Планку пришлось высказать смелую мысль, что вибратор может испускать* и поглощать энергию только в количестве, котприе есть целое кратное элементарной и постояпной величины — кванта оперт и и. Итак, вибратор может истекать (вопрос о поглощении остался открытым) энергию лишь целыми квантами, „клочками". Очевидно, всякое понятие непрерывной волны совершенно уничтожается. Эйнштейн и длинный ряд других ученых широко развили теорию квант. В каких же взаимоотношениях стоят обе теории? Все учение о лучистой энергии можно представить так: два пункта обмениваются лучистой энергией; этот процесс состоит из двух частей —

1) излучение и поглощепие самими пунктами и 2) распространение энергии между ними. Электромагнитная теория чувствует себя полным хозяином в вопросах распространения. Она утверждает существование воли в рассматривает их отражение, преломление, интерференцию и т. д. в мельчайших подробностях. Но она впадает в противоречия и оказывается со- вершепно бессильной, когда речь идет о первой части процесса—обмена. Теория квант бе поиощна в явлениях распространения и из своих принципов не может вывести ви одного элементарного факта оптики, кроме лишь эффекта Допплера. Зато в области испускания и поглощения она справляется, можно сказать, идеально, раз‘ясняя самые непонятные для электромагнитной теории вощи! Обе теории никак не могут сговорите сл. Тем по менее, в последнее время теория квант продвинулась значительно вперед, вылившись усилиями Де-Бройля и Шре- дингера в „волновую механику".

Лишь подалекое, надеемся, будущее решит тревожный вопрос радиотехники — волны или кванты излучают наши антенны?!

Итак, теперь читателю становится попятным, почему, поставив темой ультракороткие волны, мы так долго и дбвотьно подробно рассматривали учение о свете,, на протяжении четырех статей. Свет — это и есть ультракороткие волны. Но если до сих вор оптика была достоянием физика, то только теперь радиотехник все болов приближается к этой недоступной ему прежде области! В следующий раз мы приступим непосредственно к рас смотрению ультракоротких вола в радиотехнике. "