§ 53. Свойства электромагнитных волн

Существование электромагнитных волн Джеймс Максвелл предсказал не в опыте, а на кончике пера: его уравнения показывали, что изменяющиеся электрическое и магнитное поля способны порождать друг друга и убегать от источника в окружающее пространство. Из этих же уравнений вытекало, что такие волны обязаны бежать в пустоте со скоростью света и переносить с собой энергию. Но любая теория остаётся лишь гипотезой, пока её не подтвердит эксперимент. Поэтому перед физиками встала практическая задача — получить такие волны искусственно и достоверно их зарегистрировать.

Рассуждать начали так. Раз переменный ток создаёт вокруг себя переменное магнитное поле, а оно, по Максвеллу, рождает переменное электрическое поле, то цепь с переменным током должна испускать в пространство излучение. При этом чем чаще меняется ток, то есть чем выше его частота, тем мощнее ожидаемое излучение. Однако у обычной цепи есть изъян: она замкнута. Рядом с любым участком, где ток в данный миг течёт в одну сторону, всегда найдётся участок с током противоположного направления. Волны, посланные такими соседними участками, оказываются в противофазе и взаимно ослабляются, поэтому замкнутый контур излучает совсем плохо.

Вывод напрашивается сам собой: излучать лучше не свёрнутый в кольцо контур, а вытянутый прямой проводник. Если возбудить в нём быстрые колебания электронов, он станет заметным источником волн. Впервые это осуществил немецкий физик Генрих Герц: в 1888 году он не только получил электромагнитные волны, но и зарегистрировал их приёмником, экспериментально доказав их существование.

Прибор, которым Герц создавал волны, сегодня называют вибратором Герца. Он состоял из двух металлических стержней с шарами на концах, между которыми оставляли узкий воздушный зазор. Половинам вибратора сообщали большие заряды противоположных знаков.