हेनरिक रुडोल्फ हर्ट्ज़ (1857-1894) का जन्म हैम्बर्ग में हुआ था, वह एक वकील के बेटे थे जो बाद में सीनेटर बने। हर्ट्ज़ ने अच्छी पढ़ाई की, सभी विषयों से प्यार किया, कविताएँ लिखीं और खराद पर काम करने का शौक था। दुर्भाग्य से, हर्ट्ज़ जीवन भर ख़राब स्वास्थ्य के कारण परेशान रहे।

1875 में, हाई स्कूल से स्नातक होने के बाद, हर्ट्ज़ ने ड्रेसडेन में प्रवेश किया, और एक साल बाद म्यूनिख हायर टेक्निकल स्कूल में, लेकिन अध्ययन के दूसरे वर्ष के बाद उन्हें एहसास हुआ कि उन्होंने पेशा चुनने में गलती की है। उनका व्यवसाय इंजीनियरिंग नहीं, बल्कि विज्ञान है। वह बर्लिन विश्वविद्यालय में प्रवेश करता है, जहाँ उसके गुरु भौतिक विज्ञानी हेल्महोल्त्ज़ (1821-1894) और किरचॉफ (1824-1887) हैं। 1880 में, हर्ट्ज़ ने डॉक्टरेट की उपाधि प्राप्त करते हुए विश्वविद्यालय से जल्दी स्नातक की उपाधि प्राप्त की। 1885 से, वह कार्लज़ूए में पॉलिटेक्निक संस्थान में प्रायोगिक भौतिकी के प्रोफेसर रहे हैं, जहाँ उनके प्रसिद्ध प्रयोग किए गए थे।

• 1932 में यूएसएसआर में, और 1933 में अंतर्राष्ट्रीय इलेक्ट्रोटेक्निकल कमीशन की एक बैठक में, आवधिक प्रक्रिया की आवृत्ति की इकाई "हर्ट्ज़" को अपनाया गया था, जिसे तब एसआई इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में शामिल किया गया था। 1 हर्ट्ज़ एक सेकंड में एक पूर्ण दोलन के बराबर है।
• हर्ट्ज़ के समकालीन, भौतिक विज्ञानी जे. थॉमसन (1856-1940) के अनुसार, हर्ट्ज़ का काम प्रयोगात्मक कौशल, सरलता की एक अद्भुत विजय का प्रतिनिधित्व करता है, और साथ ही निष्कर्ष निकालने में सावधानी का एक उदाहरण है।
• एक बार, जब हर्ट्ज़ की माँ ने उस मास्टर को बताया जिसने लड़के हर्ट्ज़ को घूमना सिखाया था, कि हेनरिक प्रोफेसर बन गया है, तो वह बहुत परेशान हुआ और टिप्पणी की:

ओह, कितने दुख की बात है। वह एक महान टर्नर बनेगा।

हर्ट्ज़ के प्रयोग

मैक्सवेल ने तर्क दिया कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों में परावर्तन, अपवर्तन, विवर्तन आदि गुण होते हैं। लेकिन कोई भी सिद्धांत व्यवहार में पुष्ट होने के बाद ही सिद्ध होता है। लेकिन उस समय, न तो मैक्सवेल स्वयं और न ही कोई अन्य यह जानता था कि प्रयोगात्मक रूप से विद्युत चुम्बकीय तरंगें कैसे प्राप्त की जाती हैं। यह 1888 के बाद ही हुआ, जब जी. हर्ट्ज़ ने प्रयोगात्मक रूप से विद्युत चुम्बकीय तरंगों की खोज की और अपने काम के परिणामों को प्रकाशित किया।

हर्ट्ज़ वाइब्रेटर. ऑसिलेटरी सर्किट खोलें.

हर्ट्ज़ वाइब्रेटर विचार। ऑसिलेटरी सर्किट खोलें.

मैक्सवेल के सिद्धांत से यह ज्ञात होता है

केवल एक त्वरित गतिमान आवेश ही विद्युत चुम्बकीय तरंग उत्सर्जित कर सकता है,

कि विद्युत चुम्बकीय तरंग की ऊर्जा उसकी आवृत्ति की चौथी शक्ति के समानुपाती होती है।

यह स्पष्ट है कि आवेश एक दोलन परिपथ में त्वरित गति से चलते हैं, इसलिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों को उत्सर्जित करने के लिए उनका उपयोग करना सबसे आसान तरीका है। लेकिन यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि आवेशों के दोलन की आवृत्ति यथासंभव अधिक हो जाए। किसी परिपथ में दोलनों की चक्रीय आवृत्ति के लिए थॉमसन के सूत्र से यह निष्कर्ष निकलता है कि आवृत्ति बढ़ाने के लिए परिपथ की धारिता और प्रेरण को कम करना आवश्यक है।

वाइब्रेटर में घटित होने वाली घटनाओं का सार संक्षेप में इस प्रकार है। रुहमकोर्फ प्रारंभ करनेवाला अपनी द्वितीयक वाइंडिंग के सिरों पर दसियों किलोवोल्ट के क्रम पर एक बहुत ही उच्च वोल्टेज बनाता है, जो विपरीत संकेतों के चार्ज के साथ गोले को चार्ज करता है। एक निश्चित क्षण में, वाइब्रेटर के स्पार्क गैप में एक विद्युत चिंगारी दिखाई देती है, जिससे इसके वायु गैप का प्रतिरोध इतना छोटा हो जाता है कि वाइब्रेटर में उच्च आवृत्ति वाले नम दोलन उत्पन्न होते हैं, जो तब तक रहते हैं जब तक स्पार्क मौजूद रहता है। चूंकि वाइब्रेटर एक खुला ऑसिलेटरी सर्किट है, इसलिए विद्युत चुम्बकीय तरंगें उत्सर्जित होती हैं।

हर्ट्ज़ द्वारा प्राप्त रिंग को "रेज़ोनेटर" कहा जाता था। प्रयोगों से पता चला है कि रेज़ोनेटर की ज्यामिति - आकार, सापेक्ष स्थिति और वाइब्रेटर के सापेक्ष दूरी को बदलकर - विद्युत चुम्बकीय तरंगों के स्रोत और रिसीवर के बीच "सद्भाव" या "सिंटनी" (प्रतिध्वनि) प्राप्त करना संभव है। वाइब्रेटर में उठने वाली एक चिंगारी के जवाब में रेज़ोनेटर के स्पार्क गैप में चिंगारी की घटना में अनुनाद की उपस्थिति व्यक्त की गई थी। हर्ट्ज़ के प्रयोगों में, भेजी गई चिंगारी 3-7 मिमी लंबी थी, और अनुनादक में चिंगारी एक मिलीमीटर का केवल कुछ दसवां हिस्सा थी। ऐसी चिंगारी को केवल अँधेरे में ही देखना संभव था, और तब भी आवर्धक लेंस का उपयोग करके देखना संभव था।

प्रोफेसर ने 1877 में अपने माता-पिता को लिखे एक पत्र में लिखा था, "मैं समय और चरित्र दोनों में एक फैक्ट्री कर्मचारी की तरह काम करता हूं, मैं अपने प्रत्येक हाथ को एक हजार बार ऊपर उठाता हूं।" उन तरंगों के साथ प्रयोग करना कितना कठिन था जो अभी भी घर के अंदर अध्ययन करने के लिए पर्याप्त लंबी थीं (प्रकाश तरंगों की तुलना में) निम्नलिखित उदाहरणों से देखी जा सकती हैं। विद्युत चुम्बकीय तरंगों पर ध्यान केंद्रित करने में सक्षम होने के लिए, 2x1.5 मीटर मापने वाले गैल्वेनाइज्ड लोहे की शीट से एक परवलयिक दर्पण को घुमाया गया था। जब वाइब्रेटर को दर्पण के फोकस पर रखा गया, तो किरणों की एक समानांतर धारा बन गई। इन किरणों के अपवर्तन को सिद्ध करने के लिए, डामर से समद्विबाहु त्रिभुज के रूप में एक प्रिज्म बनाया गया, जिसका पार्श्व फलक 1.2 मीटर, ऊँचाई 1.5 मीटर और द्रव्यमान 1200 किलोग्राम था।

हर्ट्ज़ के प्रयोगों के परिणाम

सबसे सरल, इसलिए कहा जा सकता है, उपलब्ध साधनों का उपयोग करके श्रम-गहन और बेहद चतुराई से किए गए प्रयोगों की एक विशाल श्रृंखला के बाद, प्रयोगकर्ता ने अपना लक्ष्य हासिल कर लिया। तरंग दैर्ध्य को मापना और उनके प्रसार की गति की गणना करना संभव था। सिद्ध हो चुका है

प्रतिबिंब की उपस्थिति,

अपवर्तन,

विवर्तन,

तरंगों का हस्तक्षेप और ध्रुवीकरण।

विद्युत चुम्बकीय तरंग गति मापी गई

13 दिसंबर 1888 को बर्लिन विश्वविद्यालय में उनकी रिपोर्ट और 1877-78 में प्रकाशन के बाद। हर्ट्ज़ सबसे लोकप्रिय वैज्ञानिकों में से एक बन गए, और विद्युत चुम्बकीय तरंगों को आमतौर पर "हर्ट्ज़ की किरणें" कहा जाने लगा।

मैक्सवेल के सिद्धांत के अनुसार, एक दोलन सर्किट में उत्पन्न होने वाले विद्युत चुम्बकीय दोलन अंतरिक्ष में फैल सकते हैं। अपने कार्यों में, उन्होंने दिखाया कि ये तरंगें 300,000 किमी/सेकेंड की प्रकाश की गति से फैलती हैं। हालाँकि, कई वैज्ञानिकों ने मैक्सवेल के काम का खंडन करने की कोशिश की, उनमें से एक हेनरिक हर्ट्ज़ थे। उन्हें मैक्सवेल के काम पर संदेह था और उन्होंने विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के प्रसार को गलत साबित करने के लिए एक प्रयोग करने की कोशिश की।

अंतरिक्ष में फैलने वाले विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र को कहा जाता है विद्युत चुम्बकीय तरंग.

एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र में, चुंबकीय प्रेरण और विद्युत क्षेत्र की ताकत परस्पर लंबवत होती है, और मैक्सवेल के सिद्धांत से यह पता चलता है कि चुंबकीय प्रेरण और शक्ति का विमान विद्युत चुम्बकीय तरंग के प्रसार की दिशा में 90 0 के कोण पर है (चित्र 1) .

चावल। 1. चुंबकीय प्रेरण और तीव्रता के स्थान के विमान ()

हेनरिक हर्ट्ज़ ने इन निष्कर्षों को चुनौती देने की कोशिश की। अपने प्रयोगों में उन्होंने विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अध्ययन के लिए एक उपकरण बनाने का प्रयास किया। विद्युत चुम्बकीय तरंगों का एक उत्सर्जक प्राप्त करने के लिए, हेनरिक हर्ट्ज़ ने तथाकथित हर्ट्ज़ वाइब्रेटर का निर्माण किया, अब हम इसे एक ट्रांसमिटिंग एंटीना कहते हैं (चित्र 2)।

चावल। 2. हर्ट्ज़ वाइब्रेटर ()

आइए देखें कि हेनरिक हर्ट्ज़ को अपना रेडिएटर या ट्रांसमिटिंग एंटीना कैसे मिला।

चावल। 3. बंद हर्ट्ज़ियन ऑसिलेटरी सर्किट ()

एक बंद दोलन सर्किट (चित्र 3) होने पर, हर्ट्ज़ ने संधारित्र की प्लेटों को अलग-अलग दिशाओं में स्थानांतरित करना शुरू कर दिया और अंत में, प्लेटें 180 0 के कोण पर स्थित थीं, और यह पता चला कि यदि इसमें दोलन होते हैं दोलन परिपथ, फिर उन्होंने इस खुले दोलन परिपथ को चारों ओर से घेर लिया। इसके परिणामस्वरूप, एक बदलते विद्युत क्षेत्र ने एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र बनाया, और एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र ने एक विद्युत बनाया, इत्यादि। इस प्रक्रिया को विद्युत चुम्बकीय तरंग कहा जाने लगा (चित्र 4)।

चावल। 4. विद्युत चुम्बकीय तरंग उत्सर्जन ()

यदि एक वोल्टेज स्रोत एक खुले ऑसिलेटरी सर्किट से जुड़ा है, तो माइनस और प्लस के बीच एक चिंगारी उछलेगी, जो वास्तव में एक त्वरित चार्ज है। इस चार्ज के चारों ओर, त्वरण के साथ घूमते हुए, एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र बनता है, जो एक वैकल्पिक भंवर विद्युत क्षेत्र बनाता है, जो बदले में, एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, इत्यादि। इस प्रकार, हेनरिक हर्ट्ज़ की धारणा के अनुसार, विद्युत चुम्बकीय तरंगें उत्सर्जित होंगी। हर्ट्ज़ के प्रयोग का उद्देश्य विद्युत चुम्बकीय तरंगों की परस्पर क्रिया और प्रसार का निरीक्षण करना था।

विद्युत चुम्बकीय तरंगें प्राप्त करने के लिए हर्ट्ज़ को एक गुंजयमान यंत्र बनाना पड़ा (चित्र 5)।

चावल। 5. हर्ट्ज़ गुंजयमान यंत्र ()

यह एक ऑसिलेटरी सर्किट है, जो दो गेंदों से सुसज्जित एक कट बंद कंडक्टर था, और ये गेंदें सापेक्ष स्थित थीं

एक दूसरे से थोड़ी दूरी पर. दो अनुनादक गेंदों के बीच लगभग उसी क्षण एक चिंगारी उछली जब चिंगारी उत्सर्जक में कूदी (चित्र 6)।

चित्र 6. विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन और स्वागत ()

एक विद्युत चुम्बकीय तरंग का उत्सर्जन हुआ और तदनुसार, अनुनादक द्वारा इस तरंग का स्वागत किया गया, जिसे एक रिसीवर के रूप में उपयोग किया गया था।

इस अनुभव से यह पता चला कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें मौजूद हैं, वे तदनुसार फैलती हैं, ऊर्जा स्थानांतरित करती हैं, और एक बंद सर्किट में विद्युत प्रवाह बना सकती हैं, जो विद्युत चुम्बकीय तरंग के उत्सर्जक से पर्याप्त बड़ी दूरी पर स्थित है।

हर्ट्ज़ के प्रयोगों में, खुले ऑसिलेटरी सर्किट और रेज़ोनेटर के बीच की दूरी लगभग तीन मीटर थी। यह यह पता लगाने के लिए पर्याप्त था कि एक विद्युत चुम्बकीय तरंग अंतरिक्ष में फैल सकती है। इसके बाद, हर्ट्ज़ ने अपने प्रयोग किए और पता लगाया कि एक विद्युत चुम्बकीय तरंग कैसे फैलती है, कि कुछ सामग्री प्रसार में हस्तक्षेप कर सकती है, उदाहरण के लिए, विद्युत प्रवाह का संचालन करने वाली सामग्री विद्युत चुम्बकीय तरंग को गुजरने से रोकती है। जो सामग्रियां बिजली का संचालन नहीं करतीं, वे विद्युत चुम्बकीय तरंग को गुजरने देती हैं।

हेनरिक हर्ट्ज़ के प्रयोगों ने विद्युत चुम्बकीय तरंगों को प्रसारित करने और प्राप्त करने की संभावना दिखाई। इसके बाद कई वैज्ञानिकों ने इस दिशा में काम करना शुरू किया। सबसे बड़ी सफलता रूसी वैज्ञानिक अलेक्जेंडर पोपोव को मिली, जो दूरी पर सूचना प्रसारित करने वाले दुनिया के पहले व्यक्ति थे। इसे अब हम रेडियो कहते हैं; रूसी में अनुवादित, "रेडियो" का अर्थ है "उत्सर्जित करना।" विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उपयोग करके सूचना का वायरलेस प्रसारण 7 मई, 1895 को किया गया था। सेंट पीटर्सबर्ग विश्वविद्यालय में, पोपोव का उपकरण स्थापित किया गया था, जिसे पहला रेडियोग्राम प्राप्त हुआ था; इसमें केवल दो शब्द शामिल थे: हेनरिक हर्ट्ज़।

तथ्य यह है कि इस समय तक टेलीग्राफ (वायर्ड संचार) और टेलीफोन पहले से मौजूद थे, और मोर्स कोड भी मौजूद था, जिसकी मदद से पोपोव के कर्मचारी ने डॉट्स और डैश प्रसारित किए, जिन्हें आयोग के सामने बोर्ड पर लिखा और समझा गया। . बेशक, पोपोव का रेडियो हमारे द्वारा उपयोग किए जाने वाले आधुनिक रिसीवरों की तरह नहीं है (चित्र 7)।

चावल। 7. पोपोव का रेडियो रिसीवर ()

पोपोव ने विद्युत चुम्बकीय तरंगों के रिसेप्शन पर अपना पहला अध्ययन विद्युत चुम्बकीय तरंगों के उत्सर्जकों के साथ नहीं, बल्कि बिजली के संकेतों को प्राप्त करने वाले तूफान के साथ किया, और उन्होंने अपने रिसीवर को लाइटनिंग मार्कर (छवि 8) कहा।

चावल। 8. पोपोव लाइटनिंग डिटेक्टर ()

पोपोव की खूबियों में एक प्राप्त एंटीना बनाने की संभावना शामिल है; यह वह था जिसने एक विशेष लंबे एंटीना बनाने की आवश्यकता दिखाई जो विद्युत चुम्बकीय तरंग से पर्याप्त मात्रा में ऊर्जा प्राप्त कर सके ताकि इस एंटीना में एक वैकल्पिक विद्युत प्रवाह प्रेरित हो सके।

आइए विचार करें कि पोपोव के रिसीवर में कौन से हिस्से शामिल थे। रिसीवर का मुख्य भाग कोहेरर (धातु के बुरादे से भरी एक कांच की ट्यूब (चित्र 9)) था।

लोहे के बुरादे की इस अवस्था में उच्च विद्युत प्रतिरोध होता है, इस अवस्था में कोहेरर में विद्युत धारा प्रवाहित नहीं होती है, लेकिन जैसे ही कोहेरर के माध्यम से एक छोटी सी चिंगारी फिसलती है (इसके लिए दो संपर्क अलग हो गए थे), चूरा पाप किया गया था और कोहेरर का प्रतिरोध सैकड़ों गुना कम हो गया।

पोपोव रिसीवर का अगला भाग एक विद्युत घंटी है (चित्र 10)।

चावल। 10. पोपोव रिसीवर में विद्युत घंटी ()

यह विद्युत घंटी ही थी जो विद्युत चुम्बकीय तरंग के स्वागत की घोषणा करती थी। विद्युत घंटी के अलावा, पोपोव के रिसीवर में एक प्रत्यक्ष वर्तमान स्रोत था - एक बैटरी (चित्र 7), जो पूरे रिसीवर के संचालन को सुनिश्चित करता था। और, ज़ाहिर है, प्राप्त करने वाला एंटीना, जिसे पोपोव ने गुब्बारों में उठाया (चित्र 11)।

चावल। 11. प्राप्त करने वाला एंटीना ()

रिसीवर का संचालन इस प्रकार था: बैटरी ने सर्किट में एक विद्युत प्रवाह बनाया जिसमें कोहेरर और घंटी जुड़े हुए थे। बिजली की घंटी नहीं बज सकती थी, क्योंकि कोहेरर में उच्च विद्युत प्रतिरोध था, करंट पास नहीं होता था, और वांछित प्रतिरोध का चयन करना आवश्यक था। जब एक विद्युत चुम्बकीय तरंग प्राप्त करने वाले एंटीना से टकराती है, तो उसमें एक विद्युत प्रवाह प्रेरित होता है, एंटीना और बिजली स्रोत से विद्युत प्रवाह एक साथ काफी बड़ा था - उस क्षण एक चिंगारी उछली, कोहेरर का बुरादा धंस गया, और एक विद्युत प्रवाह प्रवाहित हुआ युक्ति। घंटी बजने लगी (चित्र 12)।

चावल। 12. पोपोव रिसीवर का संचालन सिद्धांत ()

घंटी के अलावा, पोपोव के रिसीवर में एक हड़ताली तंत्र था जिसे इस तरह से डिज़ाइन किया गया था कि यह घंटी और कोहेरर पर एक साथ प्रहार करता था, जिससे कोहेरर हिल जाता था। जब विद्युत चुम्बकीय तरंग आई, तो घंटी बजी, कोहेरर हिल गया - चूरा बिखर गया, और उसी क्षण प्रतिरोध फिर से बढ़ गया, विद्युत प्रवाह कोहेरर के माध्यम से बहना बंद हो गया। विद्युत चुम्बकीय तरंग के अगले स्वागत तक घंटी बजना बंद हो गई। पोपोव का रिसीवर इसी तरह काम करता था।

पोपोव ने निम्नलिखित बताया: रिसीवर लंबी दूरी पर काफी अच्छी तरह से काम कर सकता है, लेकिन इसके लिए विद्युत चुम्बकीय तरंगों का एक बहुत अच्छा उत्सर्जक बनाना आवश्यक है - यह उस समय की समस्या थी।

पोपोव के उपकरण का उपयोग करते हुए पहला प्रसारण 25 मीटर की दूरी पर हुआ, और कुछ ही वर्षों में दूरी पहले से ही 50 किलोमीटर से अधिक हो गई। आज रेडियो तरंगों की मदद से हम दुनिया भर में सूचना प्रसारित कर सकते हैं।

न केवल पोपोव ने इस क्षेत्र में काम किया, इतालवी वैज्ञानिक मार्कोनी अपने आविष्कार को लगभग पूरी दुनिया में उत्पादन में पेश करने में कामयाब रहे। इसलिए, पहले रेडियो रिसीवर विदेश से हमारे पास आए। हम निम्नलिखित पाठों में आधुनिक रेडियो संचार के सिद्धांतों को देखेंगे।

ग्रन्थसूची

1. तिखोमीरोवा एस.ए., यावोर्स्की बी.एम. भौतिकी (बुनियादी स्तर) - एम.: मेनेमोसिन, 2012।
2. गेंडेनशेटिन एल.ई., डिक यू.आई. भौतिक विज्ञान 10वीं कक्षा। - एम.: मेनेमोसिन, 2014।
3. किकोइन आई.के., किकोइन ए.के. भौतिकी-9. - एम.: शिक्षा, 1990।

गृहकार्य

1. हेनरिक हर्ट्ज़ ने मैक्सवेल के किन निष्कर्षों को चुनौती देने का प्रयास किया?
2. विद्युत चुम्बकीय तरंग की परिभाषा दीजिए।
3. पोपोव रिसीवर के संचालन सिद्धांत का नाम बताइए।

1. इंटरनेट पोर्टल Mirit.ru ()।
2. इंटरनेट पोर्टल Ido.tsu.ru ()।
3. इंटरनेट पोर्टल Reftrend.ru ()।

परमाणु के असतत ऊर्जा स्तरों के अस्तित्व की पुष्टि फ्रैंक और हर्ट्ज़ के प्रयोग से होती है। जर्मन वैज्ञानिकों जेम्स फ्रैंक और गुस्ताव हर्ट्ज़ को ऊर्जा स्तरों की विसंगति के प्रायोगिक अध्ययन के लिए 1925 में नोबेल पुरस्कार मिला।

प्रयोगों में दबाव पर पारा वाष्प से भरी एक ट्यूब (चित्र 6.9) का उपयोग किया गया आर≈ 1 मिमी एचजी। कला। और तीन इलेक्ट्रोड: कैथोड, ग्रिड और एनोड।

संभावित अंतर से इलेक्ट्रॉन त्वरित हो जाते हैं यूकैथोड और ग्रिड के बीच. इस संभावित अंतर को पोटेंशियोमीटर का उपयोग करके बदला जा सकता है पी. ग्रिड और एनोड के बीच 0.5 V (मंदबुद्धि क्षमता विधि) का एक मंदक क्षेत्र होता है।

गैल्वेनोमीटर के माध्यम से धारा की निर्भरता निर्धारित की गई जीकैथोड और ग्रिड के बीच संभावित अंतर पर यू. प्रयोग में, चित्र 1 में दिखाई गई निर्भरता प्राप्त की गई। 6.10. यहाँ यू= 4.86 वी - पहली उत्तेजना क्षमता से मेल खाता है।

बोह्र के सिद्धांत के अनुसार, प्रत्येक पारा परमाणु उत्तेजित अवस्था में जाकर केवल एक बहुत विशिष्ट ऊर्जा प्राप्त कर सकता है। इसलिए, यदि स्थिर अवस्थाएँ वास्तव में परमाणुओं में मौजूद हैं, तो पारा परमाणुओं से टकराने वाले इलेक्ट्रॉनों को ऊर्जा खोनी चाहिए कड़ाई , कुछ हिस्सों में , परमाणु की संगत स्थिर अवस्थाओं की ऊर्जा में अंतर के बराबर।

अनुभव से यह पता चलता है कि 4.86 V तक त्वरित क्षमता में वृद्धि के साथ, एनोड धारा नीरस रूप से बढ़ता है, इसका मान अधिकतम (4.86 V) से गुजरता है, फिर तेजी से घटता है और फिर से बढ़ता है। इसके अलावा मैक्सिमा को और पर देखा जाता है।

जमीन के सबसे निकट, पारा परमाणु की अउत्तेजित अवस्था उत्तेजित अवस्था है, जो ऊर्जा पैमाने पर 4.86 V से अलग है। जब तक कैथोड और ग्रिड के बीच संभावित अंतर 4.86 V से कम है, तब तक इलेक्ट्रॉन पारा परमाणुओं का सामना करते हैं उनके रास्ते में उनके साथ केवल लोचदार टकराव का अनुभव होता है। = 4.86 ईवी पर, इलेक्ट्रॉन ऊर्जा एक बेलोचदार टकराव पैदा करने के लिए पर्याप्त हो जाती है, जिसमें इलेक्ट्रॉन पारा परमाणु को उसकी सारी गतिज ऊर्जा देता है , परमाणु के इलेक्ट्रॉनों में से एक के सामान्य अवस्था से उत्तेजित अवस्था में संक्रमण को उत्तेजित करना। जिन इलेक्ट्रॉनों ने अपनी गतिज ऊर्जा खो दी है वे अब ब्रेकिंग क्षमता पर काबू पाने और एनोड तक पहुंचने में सक्षम नहीं होंगे। यह = 4.86 eV पर एनोड धारा में तेज गिरावट की व्याख्या करता है। 4.86 के गुणज ऊर्जा मूल्यों पर, इलेक्ट्रॉन पारा परमाणुओं के साथ 2, 3, ... बेलोचदार टकराव का अनुभव कर सकते हैं। इस मामले में, वे पूरी तरह से अपनी ऊर्जा खो देते हैं और एनोड तक नहीं पहुंचते हैं, यानी। एनोड धारा में तीव्र गिरावट देखी गई है।

इस प्रकार, अनुभव से यह पता चला है इलेक्ट्रॉन अपनी ऊर्जा को भागों में पारा परमाणुओं में स्थानांतरित करते हैं , और 4.86 eV सबसे छोटा संभव भाग है जिसे जमीनी ऊर्जा अवस्था में पारा परमाणु द्वारा अवशोषित किया जा सकता है। नतीजतन, परमाणुओं में स्थिर अवस्थाओं के अस्तित्व के बारे में बोह्र का विचार शानदार ढंग से प्रयोग की कसौटी पर खरा उतरा।

बुध के परमाणु, इलेक्ट्रॉनों से टकराने पर ऊर्जा प्राप्त करते हुए, उत्तेजित अवस्था में चले जाते हैं और बोर के दूसरे अभिधारणा के अनुसार, एक आवृत्ति के साथ प्रकाश की मात्रा उत्सर्जित करते हुए, उन्हें जमीनी अवस्था में वापस आना चाहिए। ज्ञात मान से, प्रकाश क्वांटम की तरंग दैर्ध्य की गणना की जा सकती है:। इस प्रकार, यदि सिद्धांत सही है, तो 4.86 ईवी की ऊर्जा के साथ इलेक्ट्रॉनों द्वारा बमबारी किए गए पारा परमाणुओं को पराबैंगनी विकिरण का स्रोत होना चाहिए। प्रयोगों में वास्तव में क्या खोजा गया था.

रूसी संघ के शिक्षा और विज्ञान मंत्रालय

राज्य उच्च शिक्षण संस्थान

व्यावसायिक शिक्षा

डॉन स्टेट टेक्निकल यूनिवर्सिटी

भौतिकी विभाग

फ्रैंक-हर्ट्ज़ प्रयोग

प्रयोगशाला कार्य के लिए दिशानिर्देश № 22

भौतिकी में

(अनुभाग "परमाणु भौतिकी")

रोस्तोव-ऑन-डॉन

संकलित: ए.पी. कुद्र्या, ओ.ए. लेस्चेवा, आई.वी. मर्दासोवा,

ओ.एम. खोलोदोवा।

फ्रैंक-हर्ट्ज़ प्रयोग. तरीका। निर्देश / प्रकाशन केंद्र डीएसटीयू। रोस्तोव-ऑन-डॉन। 2011. से

दिशानिर्देश प्रयोगशाला व्यावहारिक कार्य और रेटिंग नियंत्रण की तैयारी में छात्रों के स्वतंत्र कार्य को व्यवस्थित करने के लिए हैं।

संकाय पद्धति आयोग के निर्णय द्वारा प्रकाशित

"नैनोटेक्नोलॉजीज और मिश्रित सामग्री"

वैज्ञानिक संपादक: प्रोफेसर, तकनीकी विज्ञान के डॉक्टर वी.एस. कुनाकोव

© डीएसटीयू प्रकाशन केंद्र, 2011

फ़्रैंक और हर्ट्ज़ अनुभव

कार्य का लक्ष्य. 1. एक इलेक्ट्रॉन ट्यूब की वर्तमान-वोल्टेज निर्भरता I(U) से अक्रिय गैस परमाणुओं (आर्गन या क्रिप्टन) की पहली उत्तेजना क्षमता का निर्धारण।

2. अक्रिय गैस परमाणुओं की उत्तेजना ऊर्जा, उत्सर्जित फोटॉन की तरंग दैर्ध्य और द्रव्यमान का निर्धारण।

उपकरण:टीजी थायरट्रॉन (गैस से भरा तीन-इलेक्ट्रोड लैंप), ध्वनि जनरेटर, वोल्टमीटर, ऑसिलोस्कोप।

संक्षिप्त सिद्धांत

ई. रदरफोर्ड के परमाणु के ग्रहीय मॉडल के अनुसार, एक परमाणु में एक सकारात्मक चार्ज वाला नाभिक होता है, जहां
- आवर्त सारणी में क्रम संख्या, -इलेक्ट्रॉन चार्ज. कूलम्ब बलों के प्रभाव में नाभिक के चारों ओर घूमें।
इलेक्ट्रॉन. परमाणु विद्युत रूप से तटस्थ है।

चूँकि परमाणु में इलेक्ट्रॉन त्वरण के साथ चलता है, शास्त्रीय सिद्धांत के अनुसार, परमाणु को लगातार ऊर्जा उत्सर्जित करनी चाहिए। इसका मतलब यह है कि इलेक्ट्रॉन एक गोलाकार कक्षा में नहीं रह सकता है - इसे नाभिक की ओर सर्पिल होना चाहिए और नाभिक के चारों ओर इसकी क्रांति की आवृत्ति, और इसलिए इसके द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय तरंगों की आवृत्ति लगातार बढ़नी चाहिए। दूसरे शब्दों में, विद्युत चुम्बकीय विकिरण का एक सतत स्पेक्ट्रम होना चाहिए, और परमाणु स्वयं एक अस्थिर प्रणाली है।

वास्तव में, प्रयोगों से पता चलता है कि: क) परमाणु एक स्थिर प्रणाली है; बी) परमाणु कुछ शर्तों के तहत उत्सर्जन करता है; ग) परमाणु के विकिरण में एक रेखा स्पेक्ट्रम होता है।

विरोधाभासों को सुलझाने के लिए डेनिश वैज्ञानिक एन. बोह्र ने काम किया

1913 ने निम्नलिखित अभिधारणाएँ प्रस्तावित कीं।

पहला अभिधारणा(स्थिर अवस्थाओं का अभिधारणा)। परमाणु की कुछ स्थिर अवस्थाएँ होती हैं जिनमें वह ऊर्जा उत्सर्जित नहीं करता। ये स्थिर अवस्थाएँ अच्छी तरह से परिभाषित स्थिर कक्षाओं के अनुरूप हैं जिनके साथ इलेक्ट्रॉन कूलम्ब बल के प्रभाव में चलता है।

दूसरा अभिधारणा(कक्षा परिमाणीकरण नियम)। सभी संभावित कक्षाओं में से, उन कक्षाओं को अनुमति दी जाती है जिनके लिए इलेक्ट्रॉन का कोणीय संवेग मुख्य क्वांटम संख्या के समानुपाती होता है। :

, (1)

कहाँ:
-प्लैंक स्थिरांक;
– इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान; -त्रिज्या -वीं कक्षा, - उस पर इलेक्ट्रॉन की गति ( =1,2,3...).

तीसरा अभिधारणा(आवृत्ति नियम). एक स्थिर अवस्था से दूसरे में संक्रमण करते समय, एक फोटॉन उत्सर्जित या अवशोषित होता है। एक फोटॉन की ऊर्जा उसकी दो अवस्थाओं में एक परमाणु की ऊर्जा के बीच के अंतर के बराबर होती है:

, (2)

अगर
, तो एक फोटॉन उत्सर्जित होता है यदि
-फोटॉन अवशोषण.

अपने अभिधारणाओं के आधार पर, बोह्र ने हाइड्रोजन जैसे परमाणु का एक प्रारंभिक सिद्धांत विकसित किया। सबसे सरल धारणा में, एक परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन की गति त्रिज्या की एक गोलाकार कक्षा में होती है कूलम्ब बल के प्रभाव में प्रोटॉन के चारों ओर। ऐसी गति के समीकरण का रूप है:

(3)

कहाँ
- आनुपातिकता गुणांक.

(1) और (3) से यह पता चलता है कि इलेक्ट्रॉन गति पर है - वें कक्षा

, (4)

फिर त्रिज्या -वीं कक्षा:

(5)

कहाँ
– बोह्र त्रिज्या.

इलेक्ट्रॉन गतिज ऊर्जा प्रति - वें कक्षा, ध्यान में रखते हुए (4)
(6)

nवीं कक्षा में एक इलेक्ट्रॉन की संभावित ऊर्जा, ध्यान में रखते हुए (5)
(7)

कुल इलेक्ट्रॉन ऊर्जा -वीं कक्षा, (6) और (7) को ध्यान में रखते हुए,
(8)

इस कुल ऊर्जा का अधिकतम मान, शून्य के बराबर, प्राप्त किया जाता है
. (8) के अनुसार, एक प्रोटॉन से एक इलेक्ट्रॉन को हटाने के लिए, यानी हाइड्रोजन परमाणु को आयनित करने के लिए, ऊर्जा की आवश्यकता होती है
.

आवृत्ति नियम (2) को ध्यान में रखते हुए, एक परमाणु ऊर्जा को केवल भागों में ही अवशोषित और मुक्त कर सकता है ‑वें राज्य में
-ओह
(9)

यदि फोटॉन ऊर्जा (9) को तरंग दैर्ध्य के रूप में व्यक्त किया जाता है
तब हमें क्रमिक सूत्र प्राप्त होता है:
(10)

कहाँ
- रिडबर्ग स्थिरांक।

फ्रैंक-हर्ट्ज़ प्रयोग को एक अक्रिय गैस से भरी इलेक्ट्रॉन ट्यूब का उपयोग करके चित्रित किया जा सकता है। माप सेटअप का आरेख चित्र 1 में दिखाया गया है।

फिलामेंट होने पर वैक्यूम ट्यूब काम करने की स्थिति में होती है एनएनकैथोड को 6.3 V का वोल्टेज लगाया जाता है। थर्मिओनिक इलेक्ट्रॉन विभिन्न गति से गर्म कैथोड से बाहर निकलते हैं और ध्वनि जनरेटर द्वारा बनाए गए वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र में प्रवेश करते हैं ZGनियंत्रण ग्रिड के बीच साथऔर कैथोड को. प्रभावी वोल्टेज
वाल्टमीटर द्वारा नियंत्रित वी.

जब लैंप ग्रिड पर एक नकारात्मक क्षमता लागू की जाती है, तो एनोड सर्किट में कोई करंट नहीं होता है और लैंप लॉक हो जाता है। अगले आधे-चक्र के दौरान, बढ़ती हुई सकारात्मक क्षमता को लैंप ग्रिड पर लागू किया जाता है, लैंप खुला रहता है। जनरेटर भाग से

मौजूदा मैं 1 ग्रिड-कैथोड सर्किट के माध्यम से प्रवाहित होता है, धारा का दूसरा भाग मैं 2 - सर्किट के साथ अवरोधक आर- एनोड ए- कैथोड को(चित्र 1 देखें)। मौजूदा मैं 2 अवरोधक पर बनाता है आरलामा ग्रिड - एनोड के इलेक्ट्रोड पर लागू एक छोटा वोल्टेज ड्रॉप। इस वोल्टेज के लिए धन्यवाद, इलेक्ट्रॉन ग्रिड-एनोड क्षेत्र में एक कमजोर ब्रेम्सस्ट्रालंग विद्युत क्षेत्र में चलते हैं। कैथोड-ग्रिड क्षेत्र में, इलेक्ट्रॉनों की गति तेज हो जाती है।

त्वरित क्षेत्र में, इलेक्ट्रॉन अतिरिक्त गतिज ऊर्जा प्राप्त करते हैं। यदि यह ऊर्जा अक्रिय गैस परमाणुओं की उत्तेजना ऊर्जा से कम है, तो इलेक्ट्रॉन ऊर्जा की हानि के बिना उनके साथ लोचदार टकराव का अनुभव करते हैं। इस मामले में, इलेक्ट्रॉन एनोड और लैंप ग्रिड के बीच छोटे विलंब वोल्टेज को दूर करने के लिए पर्याप्त गति प्राप्त कर लेते हैं। एनोड सर्किट में करंट प्रवाहित होता है। जैसे-जैसे ग्रिड और लैंप के कैथोड के बीच वोल्टेज बढ़ता है, एनोड करंट तब तक बढ़ता है जब तक कि यह वोल्टेज अक्रिय गैस परमाणुओं की पहली उत्तेजना क्षमता के मूल्य तक नहीं पहुंच जाता। इस मामले में, कैथोड और लैंप ग्रिड के बीच त्वरित संभावित अंतर से गुजरने वाले इलेक्ट्रॉन अक्रिय गैस परमाणुओं को जमीनी अवस्था से पहली उत्तेजित अवस्था में स्थानांतरित करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त करते हैं। अक्रिय गैस परमाणुओं के साथ बेलोचदार टकराव के परिणामस्वरूप, अधिकांश इलेक्ट्रॉनों की गति कम हो जाती है और वे एनोड और लैंप ग्रिड के बीच मंदक वोल्टेज को पार नहीं कर पाते हैं, जिससे एनोड करंट में कमी आती है। मैं 2 . अवरोधक पर वोल्टेज गिरना यू आर, धारा द्वारा निर्मित मैं 2 , ऊर्ध्वाधर विक्षेपण प्लेटों को खिलाया गया सीआरटी. कैथोड किरण ट्यूब की क्षैतिज विक्षेपण प्लेटों पर ( सीआरटी) सॉटूथ वोल्टेज की आपूर्ति स्कैन जनरेटर से की जाती है जीआर. जब स्वीप जनरेटर और ध्वनि जनरेटर की आवृत्तियाँ बराबर होती हैं, तो ऑसिलोस्कोप स्क्रीन पर एक स्थिर ऑसिलोग्राम देखा जाता है (चित्र 1 देखें)। ऑसिलोग्राम से, एनोड करंट को कम करके अक्रिय गैस परमाणुओं की पहली उत्तेजना क्षमता निर्धारित की जा सकती है ( मैं 2 ~ यू आर).

क्रांतिक मान को मापकर
, जिस पर ऑसिलोग्राम पर पहला न्यूनतम दिखाई देता है, हम अक्रिय गैस परमाणुओं की उत्तेजना ऊर्जा निर्धारित कर सकते हैं, जो परमाणु की पहली उत्तेजित और जमीनी अवस्थाओं की ऊर्जा के बीच अंतर के बराबर है:

, (11)

कहाँ
- जनरेटर आउटपुट पर साइनसॉइडल वोल्टेज का आयाम,
-इलेक्ट्रॉन चार्ज.

अक्रिय गैस परमाणु बहुत कम समय के बाद इलेक्ट्रॉनों के साथ बेलोचदार संपर्क से उत्तेजित होते हैं ( ~10 -8 साथ), प्रकाश की एक मात्रा (फोटॉन) उत्सर्जित करते हुए, फिर से जमीनी अवस्था में लौट आएं, जिसकी ऊर्जा उत्तेजित और जमीनी अवस्थाओं की ऊर्जा के बीच अंतर के बराबर है और सूत्र (11) द्वारा निर्धारित की जाती है।

एक उत्तेजित उत्कृष्ट गैस परमाणु एक फोटॉन उत्सर्जित करके अवशोषित ऊर्जा को मुक्त करता है। उत्तेजना ऊर्जा पर इऐसे फोटॉन की तरंगदैर्घ्य और द्रव्यमान क्रमशः बराबर होते हैं:
; (12)

, (13)

कहाँ
- प्लैंक स्थिरांक,

- निर्वात में प्रकाश की गति.

विद्युतचुंबकीय तरंगें (EMW) एक विद्युतचुंबकीय क्षेत्र है जो माध्यम के आधार पर अलग-अलग गति से यात्रा करती है। निर्वात अंतरिक्ष में ऐसी तरंगों के प्रसार की गति प्रकाश की गति के बराबर होती है। विद्युत चुम्बकीय तरंगें परावर्तित, अपवर्तित, विवर्तन, हस्तक्षेप, फैलाव आदि के अधीन हो सकती हैं।

विद्युतचुम्बकीय तरंगें

विद्युत आवेश को स्प्रिंग पेंडुलम की तरह एक रेखा के अनुदिश बहुत तेज़ गति से दोलन करने के लिए सेट किया गया है। इस समय, आवेश के चारों ओर विद्युत क्षेत्र इस आवेश के दोलनों की आवधिकता के बराबर आवधिकता के साथ बदलना शुरू हो जाता है। एक गैर-स्थिर विद्युत क्षेत्र एक गैर-स्थिर चुंबकीय क्षेत्र को जन्म देगा। यह नियत समय में विद्युत आवेश से अधिक दूरी पर निश्चित अवधियों में भिन्न-भिन्न विद्युत क्षेत्र उत्पन्न करेगा। वर्णित प्रक्रिया एक से अधिक बार घटित होगी.

परिणामस्वरूप, विद्युत आवेश के चारों ओर गैर-स्थिर विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की एक पूरी प्रणाली दिखाई देती है। वे एक निश्चित सीमा तक अंतरिक्ष के बड़े क्षेत्रों को घेर लेते हैं। यह एक विद्युत चुम्बकीय तरंग है जो आवेश से सभी दिशाओं में वितरित होती है। अंतरिक्ष में प्रत्येक व्यक्तिगत बिंदु पर, दोनों क्षेत्र अलग-अलग समय अवधि के साथ बदलते हैं। फ़ील्ड दोलन जल्दी से चार्ज के करीब स्थित एक बिंदु तक पहुँच जाते हैं। अधिक दूर बिंदु तक - बाद में।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों की उपस्थिति के लिए एक आवश्यक शर्त विद्युत आवेश का त्वरण है। समय के साथ इसकी गति बदलनी चाहिए. गतिमान आवेश का त्वरण जितना अधिक होगा, विद्युत चुम्बकीय तरंगें उतनी ही अधिक उत्सर्जित होंगी।

विद्युत चुम्बकीय तरंगें अनुप्रस्थ रूप से उत्सर्जित होती हैं - विद्युत क्षेत्र तीव्रता वेक्टर चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण वेक्टर से 90 डिग्री पर स्थिति रखता है। ये दोनों वेक्टर विद्युत चुम्बकीय तरंग की दिशा में 90 डिग्री पर चलते हैं।

माइकल फैराडे ने 1832 में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के अस्तित्व के बारे में लिखा था, लेकिन विद्युत चुम्बकीय तरंगों का सिद्धांत 1865 में जेम्स मैक्सवेल द्वारा विकसित किया गया था। यह पता लगाने के बाद कि विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रसार की गति उस समय ज्ञात प्रकाश की गति के बराबर थी, मैक्सवेल ने एक उचित धारणा बनाई कि प्रकाश एक विद्युत चुम्बकीय तरंग से अधिक कुछ नहीं है।

हालाँकि, मैक्सवेल के सिद्धांत की सत्यता की प्रयोगात्मक पुष्टि 1888 में ही संभव हो सकी। एक जर्मन भौतिक विज्ञानी ने मैक्सवेल पर विश्वास नहीं किया और उनके सिद्धांत का खंडन करने का फैसला किया। हालाँकि, प्रायोगिक अध्ययन करने के बाद, उन्होंने केवल उनके अस्तित्व की पुष्टि की और प्रयोगात्मक रूप से साबित किया कि विद्युत चुम्बकीय तरंगें वास्तव में मौजूद हैं। विद्युत चुम्बकीय तरंगों के व्यवहार पर अपने काम की बदौलत वह दुनिया भर में प्रसिद्ध हो गए। उसका नाम हेनरिक रुडोल्फ हर्ट्ज़ था।

हर्ट्ज़ के प्रयोग

उच्च-आवृत्ति दोलन, जो हमारे सॉकेट में करंट की आवृत्ति से काफी अधिक है, एक प्रारंभकर्ता और एक संधारित्र का उपयोग करके उत्पादित किया जा सकता है। जैसे-जैसे सर्किट का प्रेरकत्व और धारिता कम होगी, दोलन आवृत्ति बढ़ेगी।

सच है, सभी ऑसिलेटरी सर्किट उन तरंगों के निष्कर्षण की अनुमति नहीं देते हैं जिन्हें आसानी से पता लगाया जा सकता है। बंद ऑसिलेटरी सर्किट में, कैपेसिटेंस और इंडक्शन के बीच ऊर्जा का आदान-प्रदान होता है, और विद्युत चुम्बकीय तरंगें बनाने के लिए पर्यावरण में जाने वाली ऊर्जा की मात्रा बहुत कम होती है।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों की तीव्रता को कैसे बढ़ाया जाए ताकि उनका पता लगाना संभव हो सके? ऐसा करने के लिए, आपको कैपेसिटर प्लेटों के बीच की दूरी बढ़ानी होगी। और कवर स्वयं आकार में कम होने चाहिए। फिर इसे दोबारा बढ़ाएं और फिर घटाएं। जब तक हम सीधे तार पर नहीं आते, बस थोड़ा असामान्य है। इसकी एक विशेषता है - सिरों पर शून्य धारा और मध्य में अधिकतम धारा। इसे ओपन ऑसिलेटरी सर्किट कहा जाता है।

प्रयोग करते हुए, हेनरिक हर्ट्ज़ एक खुले ऑसिलेटरी सर्किट के साथ आए, जिसे उन्होंने "वाइब्रेटर" कहा। इसमें लगभग 15 सेंटीमीटर व्यास वाली दो कंडक्टर गेंदें शामिल थीं, जो आधे में कटे हुए तार रॉड के सिरों पर लगी हुई थीं। बीच में छड़ के दोनों हिस्सों पर दो छोटी गेंदें भी होती हैं। दोनों छड़ें एक इंडक्शन कॉइल से जुड़ी हुई थीं, जो उच्च वोल्टेज उत्पन्न करती थीं।

हर्ट्ज़ डिवाइस इस प्रकार काम करती है। इंडक्शन कॉइल बहुत उच्च वोल्टेज बनाता है और गेंदों को विपरीत चार्ज प्रदान करता है। एक निश्चित अवधि के बाद, छड़ों के बीच की जगह में एक बिजली की चिंगारी दिखाई देती है। यह छड़ों के बीच वायु प्रतिरोध को कम कर देता है और सर्किट में नम उच्च आवृत्ति दोलन दिखाई देते हैं। और, चूँकि हमारा वाइब्रेटर एक खुला ऑसिलेटरी सर्किट है, यह विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन करना शुरू कर देता है।

तरंगों का पता लगाने के लिए, एक उपकरण का उपयोग किया जाता है जिसे हर्ट्ज़ "रेज़ोनेटर" कहते हैं। यह एक खुला वलय या आयत है। रेज़ोनेटर के सिरों पर दो गेंदें स्थापित की गईं। अपने प्रयोगों में, हर्ट्ज़ ने रेज़ोनेटर के लिए सही आयाम, वाइब्रेटर के सापेक्ष इसकी स्थिति और उनके बीच की दूरी खोजने की कोशिश की। वाइब्रेटर और रेज़ोनेटर के बीच सही आकार, स्थिति और दूरी के साथ, अनुनाद उत्पन्न हुआ। इस मामले में, सर्किट द्वारा उत्सर्जित विद्युत चुम्बकीय तरंगें डिटेक्टर में एक विद्युत चिंगारी उत्पन्न करती हैं।

हाथ में मौजूद उपकरणों, अर्थात् लोहे की एक शीट और डामर से बने प्रिज्म का उपयोग करके, यह अविश्वसनीय रूप से साधन संपन्न प्रयोगकर्ता प्रसारित होने वाली तरंगों की लंबाई, साथ ही जिस गति से वे यात्रा करते हैं, उसकी गणना करने में सक्षम था। उन्होंने यह भी पाया कि ये तरंगें अन्य तरंगों के समान ही व्यवहार करती हैं, जिसका अर्थ है कि वे परावर्तित, अपवर्तित, विवर्तन और हस्तक्षेप कर सकती हैं।

आवेदन

हर्ट्ज़ के शोध ने दुनिया भर के भौतिकविदों का ध्यान आकर्षित किया। विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उपयोग कहाँ किया जा सकता है, इस बारे में वैज्ञानिकों के बीच जगह-जगह विचार उठे।

रेडियो संचार 3×104 से 3×1011 हर्ट्ज़ की आवृत्ति के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन करके डेटा संचारित करने की एक विधि है।

हमारे देश में विद्युत चुम्बकीय तरंगों के रेडियो प्रसारण के संस्थापक अलेक्जेंडर पोपोव थे। पहले उन्होंने हर्ट्ज़ के प्रयोगों को दोहराया, और फिर उन्होंने लॉज के प्रयोगों को दोहराया और इतिहास में लॉज के पहले रेडियो रिसीवर का अपना संशोधन बनाया। पोपोव के रिसीवर के बीच मुख्य अंतर यह है कि उन्होंने फीडबैक के साथ एक उपकरण बनाया।

लॉज के रिसीवर ने धातु के बुरादे के साथ एक ग्लास ट्यूब का उपयोग किया जिसने विद्युत चुम्बकीय तरंग के प्रभाव में उनकी चालकता को बदल दिया। हालाँकि, इसने केवल एक बार काम किया, और दूसरे सिग्नल को रिकॉर्ड करने के लिए ट्यूब को हिलाना पड़ा।

पोपोव के उपकरण में, ट्यूब तक पहुंचने वाली तरंग एक रिले को चालू कर देती है, जिससे घंटी बजती है और ट्यूब पर हथौड़े से प्रहार करते हुए उपकरण चालू हो जाता है। इसने धातु के बुरादे को हिला दिया और इस तरह एक नया सिग्नल रिकॉर्ड करना संभव हो गया।

रेडियोटेलीफोन संचार- विद्युत चुम्बकीय तरंगों के माध्यम से ध्वनि संदेशों का प्रसारण।

1906 में, ट्रायोड का आविष्कार किया गया था और 7 साल बाद निरंतर दोलनों का पहला ट्यूब जनरेटर बनाया गया था। इन आविष्कारों के लिए धन्यवाद, छोटी और लंबी विद्युत चुम्बकीय तरंगों को प्रसारित करना संभव हो गया, साथ ही टेलीग्राफ और रेडियोटेलीफोन का आविष्कार भी हुआ।

टेलीफोन हैंडसेट में संचारित होने वाले ध्वनि कंपन को माइक्रोफ़ोन के माध्यम से उसी आकार के विद्युत आवेश में परिवर्तित किया जाता है। हालाँकि, एक ध्वनि तरंग हमेशा कम आवृत्ति वाली तरंग होती है; विद्युत चुम्बकीय तरंगों को पर्याप्त रूप से उत्सर्जित करने के लिए, इसमें उच्च कंपन आवृत्ति होनी चाहिए। आविष्कारकों ने इस समस्या को बहुत ही सरलता से हल कर दिया।

जनरेटर द्वारा उत्पन्न उच्च-आवृत्ति तरंगों का उपयोग संचरण के लिए किया जाता है, और कम-आवृत्ति ध्वनि तरंगों का उपयोग उच्च-आवृत्ति तरंगों को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। दूसरे शब्दों में, ध्वनि तरंगें उच्च-आवृत्ति तरंगों की कुछ विशेषताओं को बदल देती हैं।

तो, ये विद्युत चुम्बकीय विकिरण के सिद्धांतों पर डिज़ाइन किए गए पहले उपकरण थे।

और यहाँ वह जगह है जहाँ विद्युत चुम्बकीय तरंगें अब पाई जा सकती हैं:

• मोबाइल संचार, वाई-फाई, टेलीविजन, रिमोट कंट्रोल, माइक्रोवेव ओवन, रडार, आदि।
• आईआर रात्रि दृष्टि उपकरण।
• नकली धन डिटेक्टर.
• एक्स-रे मशीन, दवा।
• अंतरिक्ष वेधशालाओं में गामा-किरण दूरबीनें।

जैसा कि आप देख सकते हैं, मैक्सवेल के प्रतिभाशाली दिमाग और हर्ट्ज़ की असाधारण सरलता और दक्षता ने उपकरणों और घरेलू वस्तुओं की एक पूरी श्रृंखला को जन्म दिया जो आज हमारे जीवन का अभिन्न अंग हैं। विद्युतचुंबकीय तरंगों को आवृत्ति रेंज के अनुसार विभाजित किया जाता है, हालांकि बहुत मनमाने ढंग से।

निम्नलिखित तालिका में आप आवृत्ति सीमा के आधार पर विद्युत चुम्बकीय विकिरण का वर्गीकरण देख सकते हैं।