Elektromanyetik dalgalar neden yalnızdır? Çünkü hesapladım | Wang Mu-mutu bilim hakkında konuşuyor
Bu makale herkese açık hesaptandır " Bilimi eve götür "Sağlamak
Çocuklara en iyi fen eğitimini verin
Ses nerede? Ses burada.
Bugün Wang Mu-mutou'nun bilim dersinin 14. bölümü.
Pekin Üniversitesi'nden Kardeş Mu Mu Kendisi bilimi eve getiren ünlü sunucu, çocuklara ilginç bilimler anlatmakta en iyisidir.
dinleyerek
Görmek için kullanın
Huygens'in matematiği ve Michelson'un deneyleri sayesinde, ışığın dalga teorisi büyük bir zafer kazandı. O zamanlar birçok insan, ışık parçacıkları teorisinin geri dönüşü olmaması gerektiğine inanıyordu. Bununla birlikte, oynaklık teorisi mükemmel değil, yine de mümkün.
Işık bir tür dalga olduğuna göre, bu nasıl bir dalga? O dönemde bilinen tüm dalgaların bir özelliği vardı: Örneğin, su dalgaları suya ihtiyaç duyuyordu ve su moleküllerinin düzenli titreşimleri su dalgalarını üretiyordu; ses dalgaları hava gerektiriyordu ve havanın düzenli olarak sıkıştırılması ve titreşimi ses dalgalarını üretiyordu. Bu dalga enerjilerinin oluşumu, ortam adı verilen bazı maddelere bağlıdır. O zaman öyle görünüyordu ki bir dalga varsa, bir ortam olmalı, ortam yoksa dalga da yok.
Ancak ışık çok özeldir. Güneş ışığı ve yıldız ışığı evrenden yeryüzünü aydınlatır.Evren neredeyse bir boşluk içindedir.Hiçbir şey yoktur.Elbette, ışığın yayılmasına güvenilebilecek bir maddeye sahip olmak imkansızdır. Ortamın buna ihtiyacı yok mu? Ortam olmadan ışık yine de bir dalga olabilir mi? O zamanlar bilim adamları bu konuyu anlamadılar, bu yüzden ışık dalgaları konusunu daha güvenilir hale getirmek için bir madde hayal etmeleri gerekiyordu. Bu tür tüm evreni doldurur ve ışık bu konuda dolaşır. Adı eter, evet, güneş de. Bu, yabancı kelimelerin telaffuzuna göre çevrilir, Çince karakterlerin gerçek bir anlamı yoktur.
Daha sonra, sorunu çözen bir bilim adamı-Maxwell ortaya çıktı. Bu süreç aynı zamanda çok dramatik. Maxwell bir bilim adamı değil, aslında bir matematikçi gibi, hesap yapmak için deney yapmaktan çok kalem kullanmakta daha iyidir. Sonunda, sonsuza kadar yaşamasına ve Newton ve Einstein ile eşit bir bilim insanı olmasına izin veren ünlü Maxwell denklemleriydi.
Bunlar, dört fenomeni tanımlayan dört matematiksel formüldür. Bu dört fenomenin hiçbirinin Maxwell tarafından keşfedilmemiş olması çok ilginçtir ve bunların hepsi diğer insanların çalışmalarının sonuçlarıdır. Bununla birlikte, Maxwell dört formülü sihirli bir şekilde birleştirdi ve daha sonra sağlam matematiksel yeteneği sayesinde büyük keşifler yaptı. Daha da şaşırtıcı olan şey, başlangıçta Maxwell de dahil olmak üzere herkesin üzerinde çalıştığı şeyin elektrik ve manyetizma olduğunu düşünmesiydi, ancak sonunda ışığın özünü açığa çıkarmasını beklemiyorlardı.
Maxwell denkleminin neye benzediğini çok merak ediyorsanız, aşağıdaki şekilde bu dört denklem vardır.
Herkes anlaşılmaz olmalı ve hatta çarpım işareti dışında eşittir işaretinin matematiksel bir formül gibi olmadığını, bir sayı bile olmadığını düşünmelidir. Anlamamak normaldir, sadece bu tuhaf şekillerin ne anlama geldiğini sadece bunlarda uzman olanlar bilir.
Bu dört denklemin ifade ettiği fenomen karmaşık değildir.Elektrik alanın bir başlangıcı ve bir sonu olduğunu söylemekten başka bir şey değildir; manyetik alan uçtan uca bağlı bir halkadır ve başlangıcı ve sonu yoktur; elektrik alanın değişimi manyetik alanı üretebilir ve manyetik alanın değişimi de elektrik alanı üretebilir. . Ancak bu basit ilkeler, tüm elektriksel ve manyetik olayları açıklamak için kullanılabilir. Örneğin, bir jeneratörün neden elektrik üretebildiği, bir elektromıknatısın enerji verildiğinde neden bir manyetik alan oluşturduğu vb. Hepsi açıklanabilir.
Ancak, bu ışık fenomenini açıklayabilirse, o zaman kimse buna inanmaz. Maxwell bu dört formülün garip bir kombinasyonunu keşfedene kadar, size kombinasyondan sonra belirli formülü göstermeyeceğim ve yine de anlamıyorum. Ancak bu formülün bir özelliği var, yani bir dalgaya benziyor.
Formül dalga gibidir, herkesin bu ikisinin yan yana olmadığını hissetmesi tuhaf olur mu, benzer oldukları nasıl söylenebilir? En azından bir formülün başka bir formül gibi olduğu söylenmelidir. Gerçekten buna benziyor. Su dalgaları gibi, ses dalgaları. Bu ortak dalgalar, bilim adamları tarafından uzun süredir incelendi ve birçok bilim adamının çabalarından sonra bile, her tür dalganın matematiksel bir formülle açıkça tanımlanabileceğini keşfettiler. Bu formüle dalga denklemi denir. Maxwell'in dört denklemden türettiği çok özel denklem bir dalga denklemine benziyor.
Böylece Maxwell aniden elektrik ve manyetizmanın da bir tür dalga oluşturabileceğini anladı. Elektrik manyetizmaya dönüşebileceği ve manyetizma elektriğe dönüşebileceği için, elektriğin ve manyetizmanın karşılıklı dönüşümü ve salınımı sadece bir tür dalga değil mi? Su ve hava salınımı gibi, elektromanyetik dalgaların çok özel olması dışında, kendi dönüşümlerine dayandıkları için, bir ortama ihtiyaç duymamaları çok muhtemeldir, böylece evrenin boşluğunda yayılabilirler.
Burada bile Maxwell, elektromanyetik dalgaların yayılma hızını hesaplamak için elektromanyetik dalga denklemini kullanana kadar elektromanyetik dalgaları ışıkla ilişkilendirmedi. Bilmiyordum ama şok oldum, bu hız ışık hızıyla çok tutarlı çıktı O kadar tutarlıydı ki bunun bir tesadüf olduğuna inanmak zordu. Bu yüzden Maxwell, ışığın o kadar özel olmadığı, sadece elektromanyetik bir dalga olduğu konusunda cesur bir varsayımda bulundu.
Böylece Maxwell, ışığı ve elektromanyetik dalgaları keşfeden ilk kişi oldu. Işığın geliştirilmesi ve araştırılması için yeni fikirler açan, aynı zamanda Maxwell'in matematik yoluyla rasyonel ve sağlam temelli varsayımlarıydı. Ancak bu henüz bitmedi, sonuçta hala sadece bir tahmin ve deneysel bir kanıt yok. Deney kanıtlanmadığı sürece yanılıyor olabilir, belki de gerçekten bir tesadüftür. Neyse ki, bazı bilim adamları sonunda ışık ve elektromanyetizma arasındaki ayrılmaz ilişkiyi doğruladılar. Bu deneyler karmaşık değildir, ancak hiç kimse ışık ve elektromanyetik dalgaları bağlamamıştır Bu büyük sıçramayı yapan Maxwell'di.
"Wang Mu-mutu Bilim Hakkında Konuşmalar" ın zaman makinesi
Popüler aktiviteler
Bağımlılık yapmaz, lütfen dürt
Bilimi eve götür ID: getiriyorciencehome
Çocuklara en iyi fen eğitimini verin
Yeniden yazdırmak için lütfen kids@huanqiukexue.com ile iletişime geçin
Bizi takip etmek için QR koduna uzun basın
