Айнымалы электромагниттік өрістің кеңістікте таралуын электромагниттік толқын деп атайды.

Электромагниттік толқ ынның пайда болуы туралы Максвеллдің 1865 ж. айтқ ан болжамы кейінірек эксперимент жү зінде дә лелденді.1887—1888 жж. Г. Герц жасағ ан тә жірибелер айнымалы электромагниттік ө рістің кең істікте толқ ын тү рінде тарайтынын кө рсетіп берді.Электромагниттік толқ ынның таралу механизмін былай тү сіндіруге болады. Кең істіктің белгілі бір нү ктесінде (мысалы, координаталары О бас нү ктесінде) заряд тербелмелі қ озғ алыс жасады дейік. Зарядтың мұ ндай тербелісі Е кернеулік векторының да тербелісін туғ ызып, оның сандық мә ні (модулі) мен бағ ыты периодты тү рде ө згеретін болады. Максвелл теориясы бойынша кең істіктің нақ осы нү ктесінде В индукция векторы Е векторына перпендикуляр бағ ытта тербеліс жасайды. Сонымен қ атар ө pic векторларының тербелісі кең істіктің кө рші нү ктелеріне беріледі.

Сө йтіп, ө ріс векторларының келесі нү ктелердегі тербелісі, алдың ғ ы нү ктелерге қ арағ анда кешігіп туындайды. Осылайша электромагниттік ө ріс кең істіктің барлық бағ ытында белгілі бір жылдамдық пен электромагниттік толқ ын тү рінде тарайды.

Электромагниттік толқ ынмен механикалық толқ ындардың ұ қ састық тары да, ө згешеліктері де бар. Солардың негізгілерін атап ө тейік.

• 1. Электромагниттік толқ ын ә ртурлі заттарда да, вакуумде де тарай алады. Ал механикалық толқ ындар тек заттардың белшектері қ атысатын орталарда ғ ана (қ атты денеде, сұ йық та жә не газда) тарайды. Механикалық толқ ында ортаны қ ұ райтын заттардың бө лшектері тербеледі. Ал электромагниттік толқ ында ө рістің Е жә не В векторлары ғ ана тербеледі. Міне, сондық тан электромагниттік тербеліс вакуумда да толқ ын тү рінде тарай алады.

• 2. Электромагниттік толқ ындар — тек кө лденең толқ ындар болып табылады. Шынында да В индукция жә не Е кернеулік векторлары бір-біріне перпендикуляр бағ ытта тербеледі. Ал механикалық толқ ындар кө лденең толқ ындар да, бойлық толқ ындар да бола алады.

• 3. Максвеллдің теориялық есептеулері бойынша вакуумдегі электромагниттік толқ ынның таралу жылдамдығ ы с = 2, 99792458 • 108м/с = 3 • 108м/с тұ рақ ты шама.

Электромагниттік толқ ынның таралу жылдамдығ ының с векторы кернеулік Е жә не индукция В векторларына перпендикуляр болады.

Максвелл кө рінетін ақ жарық ты с = 3 • 108 м/с жылдамдық пен тарайтын электромагниттік толқ ын деп жорыды. Кейінірек, жарық тың таралу жылдамдығ ы эксперимент жү зінде ү лкен дә лдікпен ө лшенген соң, Максвеллдің бұ л болжамы да шындық ка айналды.

Тә жірибеде ө лшенген жарық тың таралу жылдамдығ ы Максвеллдің теорияда анық тағ ан электромагниттік толқ ынның таралу жылдамдығ ымен дә лме-дә л келді. Осылайша жарық тың электромагниттік табиғ аты толық дә лелденді.

• 4. Вакуумге қ арағ анда заттағ ы электромагниттік толқ ынның таралу жылдамдығ ы аз болады жә не ол мына ө рнекпен анық талады:

v = c / n.

ө йткені ортаның сыну кө рсеткіші n > 1, ал вакуумде n = 1.

• 5. Механикалық толқ ындар сияқ ты электромагниттік толқ ындар да энергия тасиды. Жер бетіндегі тіршіліктің, органикалық заттардың (ағ аштың, кө мірдің, мұ найдың, газдың, шымтезектің, т.б.) пайда болуы кү н сә улесімен келетін, яғ ни электромагниттік толқ ындармен жететін энергияғ а тікелей байланысты.

Электромагниттік толқ ындардьщ λ толқ ын ұ зьшдығ ы, Т периоды, с жылдамдығ ы, v тербеліс жиілігі арасындағ ы қ атынастар механикалық толқ ындардағ ы сияқ ты ө згеріссіз калады:

λ = cT = c/v.

Электромагниттік толқ ындардың вакуумнен затқ а ө ткенде жиілігі ө згермейді. Ө йткені толқ ындардың жиілігі оларды туғ ызғ ан кү штердің жиілігіне ғ ана байланысты болады. Ал толқ ындардың зат ішіндегі v жылдамдығ ы ө згеретін болғ андық тан, оның толқ ын ұ зындығ ы да ө згереді. Вакуумдегі толқ ын ұ зындығ ын λ, ал заттағ ы шамасын λ ' деп белгілесек, онда жоғ арыдағ ы формулаларды ескере отырып, мына ө рнектерді аламыз:

λ ' = vT = ν /v = λ /n.

Электр жә не магниттік ө рістер кезектесіп, бір бірін тудыру арқ асында бір басталғ ан электроиагниттік ө рістің ө згеру процесі шектелмей барлық кең істік бағ ыттарында жалғ асу керек.

Осы кең істікте айнвмалы электр жә не магниттік ө рістердің таралу прцесін электромагниттік толқ ындар деп атайды.

Электромагниттік толқ ындардың таралуы ү шін ешқ андай ортаның қ ажеті жоқ, электромагниттік толқ ынның вакуумда таралу жылдамдығ ы с ғ а теғ:

км/с.

Еркін электр зарядтары болғ андық тан, ө ткізгіштердің электр ө рісі ә рқ ашан нө лге тең, сондық тан электромагниттік толқ ындар ө ткізгіштік орталарда тарамайды.

Диэлектриктерде электромагниттік толқ вндар тарай алады, бірақ олардың таралу жылдамдығ ы вакуумдағ ы жылдамдық тан кем:

v=

мұ нда ε жә не µ заттардың диэлектрлә к жә не магниттік ө тімділіктері.

Максвелл гипотезасы негізінде есептелген электро-магниттік толқ ынның жылдамдығ ы тә жірибелерде анық талган жарық жылдамдығ ына тең болып шық ты. Бұ л сә йкестік жарық ты электромагниттік толқ ындардың бір тү рі деген болжамғ а негіз болды.

Электромагниттік толқ ындар туындауының негізгі шартын қ арастырайық. Электромагнитгік индукцияны байқ ау тә жірибелерінде қ ұ йындық электр ө рісінің магниттік аіыны Фө згергенде туывдайтынын анық гағ ан-быз. Магниттік ағ ынның ө згерісі осы ө рісті тудыратын ток кү іпі ө згерісінен болады. Ө ткізгіштегі ток кү шінің ө згерісі электр зарядтарының реттелген жылдамдыгы ө згеруі-нен, яғ ни электрондардың ү деуінен пайда болады. Сонымен қ ұ йындық электр ө рісінің туындауы электрондардың ү демелі қ озғ алысы себебінен болады. Осы шарт электромагниттік толқ ындардың пайда болуының жалпы шарты.

Электромагниттік толқ ындар электр зарядтарының ү демелі крзгалысында туындайды.

Максвеллдің электромагниттік толқ ындардың болуы туралы гипотезасы физикалық теорияғ а айналу ү шін, бұ л гипотезаның негізгі кағ идалары экспериментте расталуы керек еді.

Максвелл гипотезасы 1887 жылм Генрих Герц ө ткізген тә жірибелерде толығ ымен расталды.

Герц жоғ ары кернеу кө зі жә не ұ штарында шар орнатылғ ан екі стержень тү ріндегі электроддан қ ұ рылғ ан қ ондырғ ыны пайдаланды.

Разрядтық аралық тан бірнеше метр қ ашық тық та ұ штарында екі шар қ ойылғ ан аж; ыратылган металдық рамка орналасқ ан.

Электродтарга кернеу берілгенде, шарлар арасында қ ысқ а мерзімді разряд - ұ шқ ын ө теді. Дә л осы уақ ытта рамкадагы шарлар арасында да ұ шқ ың пайда болады.

Герц тә жірибеге былай тү сінік берген. Тербелмелі контур рө лін аткаратын ұ штарың ца шар бар екі стерженьде разряд процесі кезінде электр тербелістері ө теді. Ол кезде электрондар стержень бойымен гармоникалық тербелістер жасайды. Электрондардың ү демелі қ озғ алысы электромагниттік толқ ындар тудырады. Толқ ын металдық рамкада мә жбү р электрлік тербелістер қ оздырады. Егер рамканың тербелмелі контурының ө здік тербелістер жиілігі электро-магнитгік толкэынның жиілігіне тең болса, электрлік резонанс байқ алады. Контурдаіы кернеу жоғ ары мә нге жетіп, разряд ө теді.

Контурдары тербелістердің v жиілігін жә не электромагнитік толқ ынның ұ зындығ ын аныктап, тә жірибенің нә тижесінде Герц электромагниттік толқ ынның v жылдамдығ ын тапты:

=ν λ

Тә жірибеде анық талғ ан электромагниттік толқ ынның жылдамдығ ы Максвелл гипотезасы болжағ ан жылдамдық қ а тең болды. Электромагниттік толқ ындардың болуы туралы Максвелл гинотезасы электромагниттік толқ ындар теориясына айналды.

Максвеллэлектромагниттік теорияғ а арналғ ан тө рт тең деуін қ арастыра келе, сонымен қ атар заттардың электрлік қ асиеттерін сипаттайтын мынадай шамаларды, яғ ни ε, u, γ енгізе отырып, ө зара байланысқ ан мына тең деулерді ескеру қ ажеттігін тқ жырымдады:

,