Η ΚΥΜΑΤΙΚΗ ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ.ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ MAXWELL

Η ΚΥΜΑΤΙΚΗ ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ.ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ MAXWELL

Η ΚΥΜΑΤΙΚΗ ΦΥΣΗ ΤΟΥ ΦΩΤΟΣ.ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΤΟΥ MAXWELL

 Η πιο σημαντική εξέλιξη του 19ου αιώνα στη μελέτη παραγωγής και διάδοσης του φωτός υπήρξε το έργο του Maxwell,ο οποίος το 1873 διατύπωσε τη θεωρία της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας.

Σφαιρικά μέτωπα κύματος διαδίδονται ομοιόμορφα προς όλες τις κατευθύνσεις ξεκινώντας από μία πηγή φωτός

 Σύμφωνα με τη θεωρία αυτή:

 Το φως είναι εγκάρσια ηλεκτρομαγνητικά κύματα,τα οποία ξεκινούν από τη φωτεινή πηγή και διαδίδονται προς όλες τις κατευθύνσεις.

 Ο Maxwell απέδειξε ότι,όταν ένα ηλεκτρικό φορτίο ταλαντώνεται,παράγει ηλεκτρομαγνητικό κύμα.Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα αποτελείται από ένα ηλεκτρικό και ένα μαγνητικό κύμα.Δηλαδή είναι ένα πεδίο με δύο χαρακτηριστικά,την ένταση ε του ηλεκτρικού πεδίου και την ένταση Β του μαγνητικού πεδίου,των οποίων τα διανύσματα είναι κάθετα μεταξύ τους και μεταβάλλονται από θέση σε θέση και από στιγμή σε στιγμή.

Στιγμιότυπο ηλεκτρομαγνητικού κύματος μακριά από την πηγή,που διαδίδεται οριζόντια.Οι εντάσεις Ɛ και Β των πεδίων είναι κάθετες στη διεύθυνση διάδοσης του κύματος και γι' αυτό τα κύματα αυτά ονομάζονται εγκάρσια

 Γι' αυτό το λόγο χαρακτηρίζονται ως δύο τοπικά και χρονικά μεταβαλλόμενα μεγέθη(ε και Β).Οι εντάσεις των πεδίων ε και Β παίρνουν ταυτόχρονα τη μέγιστη και ελάχιστη τιμή,δηλαδή έχουν την ίδια φάση και διαδίδονται με την ίδια ταχύτητα c.

 Οι συνηθισμένες πηγές ορατού φωτός δίνουν τέτοιες συχνότητες (ή μήκη κύματος) ηλεκτρομαγνητικοί κυμάτων,ώστε να γίνονται αντιληπτά από το μάτι.Το μήκος κύματος των κυμάτων αυτών κυμαίνεται από 400 nm έως και 700 nm περίπου.

Ο Τζέιμς Κλερκ Μάξγουελ (James Clerk Maxwell) ήταν Σκωτσέζος φυσικός.Γεννήθηκε στο Εδιμβούργο στις 13 Ιουνίου 1831 και πέθανε στο Καίμπριτζ στις 5 Νοεμβρίου 1879

 Επίσης εύκολα διαπιστώνουμε ότι το φως μεταφέρει ενέργεια (π.χ. ένα οποιοδήποτε σώμα,όταν εκτεθεί σε ηλιακή ακτινοβολία,θερμαίνεται).Η ενέργεια αυτή είναι ενέργεια ηλεκτρικού και ενέργεια μαγνητικού πεδίου,η οποία παράγεται από τις πηγές και μεταφέρεται ως ηλεκτρομαγνητικό κύμα.

Ο Χάινριχ Ρούντολφ Χερτς ή Χερτζ,(Heinrich Rudolf Hertz),(22 Φεβρουαρίου 1857-1894) ήταν Γερμανός φυσικός,ο πρώτος που πέτυχε την εκπομπή,μετάδοση και λήψη ραδιοκυμάτων.Γόνος ευκατάστατης μεγαλοαστικής οικογένειας του Αμβούργου.Γνώριζε πολλές ξένες γλώσσες μεταξύ των οποίων και αραβικά.Διάβαζε τον Όμηρο στο πρωτότυπο.Μαθητής και βοηθός του Helmholtz διακρίθηκε για την φοβερή πειραματική του επιδεξιότητα.Προσπάθησε ίσως περισσότερο από οποιονδήποτε άλλο να επιβεβαιώσει πειραματικά την ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell και τα κατάφερε.Πέθανε σε ηλικία τριανταέξι ετών,θύμα της "ζήλιας των θεών",όπως είπε ο Helmholtz όταν έμαθε για το θάνατό του

 Την ορθότητα της θεωρίας του Maxwell απέδειξε πειραματικά ο Hertz (Χερτς) το 1887, ο οποίος παρήγαγε,μέσω ταχέων ηλεκτρικών ταλαντώσεων,κύματα της ίδιας φύσης με αυτήν του φωτός αλλά με μικρότερη συχνότητα.

 Η ταχύτητα διάδοσης του ηλεκτρομαγνητικού κύματος (c),η συχνότητα (f) και το μήκος κύματος (λ) συνδέονται με τη σχέση c=λ ·f  η οποία ονομάζεται θεμελιώδης εξίσωση της κυματικής.

                                                                        c=λ ·f       

                                                     Θεμελιώδης εξίσωση της κυματικής