วันศุกร์ที่ 28 กรกฎาคม พ.ศ. 2560

ทฤษฎีคลื่นเเม่เหล็กไฟฟ้าของเเมกซ์เวลล์

        แมกซ์เวลล์ได้รวบรวมกฎต่างๆที่เกี่ยวกับแม่เหล็กไฟฟ้า มาสรุปเป็นทฤษฎีโดยนำเสนอในรูปของสมการคณิตศาสตร์ ซึ่งแมกซ์เวลล์ใช้ทำนายว่าสนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงตามเวลา ทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก และในขณะเดียวกันสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงตามเวลาก็ทำให้เกิดสนามไฟฟ้าด้วย โดยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กต่างก็มีทิศตั้งฉากกัน แมกซ์เวลล์ยังทำนายอีกว่ามีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้น จากการเหนี่ยวนำอย่างต่อเนื่องระหว่างสนามแม่เหล็กและสนามแม่เหล็ก ทำให้สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กเคลื่อนที่ออกจากแหล่งกำเนิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเคลื่อนที่ไปในสุญญากาศด้วยอัตราเร็วเท่ากับอัตราเร็วของแสง แมกซ์เวลล์จึงเสนอความคิดว่าแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ช่วงหนึ่ง คำทำนายนี้ได้รับการยืนยันว่าเป็นจริงโดยการทดลองของเฮิรตซ์ 





เเมกซ์เวลล์


ตามกฎของฟาราเดย์ที่กล่าวไว้ว่าสนามเเม่เหล็กไฟฟ้าเปลี่ยนเเปลงตลอดเวลา จะเหนี่ยวนำให้เกิดสนามไฟฟ้าที่กำลังจะเปลี่ยนเเปลง เเมกซ์เวลล์ได้เสนอเเนวคิดที่กลับกันคือสนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนเเปลงตลอดเวลาจะเหนี่ยวนำให้เกิดสนามเเม่เหล็กที่กำลังเปลี่ยนเเปลง 



สรุปจากสมการของแมกซ์เวลส์ จะได้
                      1. ถ้ามีการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็ก (∆B) จะทำให้เกิดสนามไฟฟ้า ( E ) รอบๆ  การเปลี่ยนแปลงสนามเหล็กนั้น
                      2. ถ้ามีการเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟ้า ( ∆E ) จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก ( B ) รอบๆ การเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟ้านั้น



รูปที่ 1 a)  การ เปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำให้เกิดสนามไฟฟ้ารอบๆการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็ก
           b) การเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟ้าเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็กรอบๆการเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟ้า


1.1  การหาทิศสนามไฟฟ้าจากเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็ก ∆B อาศัยกฎเลนส์
         โดยมีขั้นตอนดังนี้


                1. กำหนดทิศการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็ก ( ∆B )
                2. กำหนดทิศสนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำ (Bมีทิศตรงข้ามกับ ∆B
                3. หาทิศทางของสนามไฟฟ้าจากสนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำ B โดยใช้กฎมือขวาให้นิ้ว
                   หัวแม่มือแทนทิศของสนามแม่เหล็กเหนี่ยวนำ จะได้ปลายนิ้วทั้งสี่แทนทิศของสนามไฟฟ้า


            


  1.2การหาทิศสนามแม่เหล็กจากการเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟ้า ( ∆E )
1. หาทิศการเปลี่ยนสนามไฟฟ้า ( ∆E)
2. หาทิศสนามแม่เหล็กที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงสนามไฟฟ้า ( ∆E ) โดยใช้กฎมือ
ขวาให้นิ้วหัวแม่มือแทนทิศของ  E ปลายนิ้วทั้งสี่จะแทนทิศสนามแม่เหล็ก





คลื่นเเม่เหล็กไฟฟ้าตามทฤษฎีของเเมกซ์เวลล์จะประกอบด้วยสนามเเม่เหล็กเเละสนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนเเปลงตามเวลาในระนาบที่ตั้งฉากกัน โดยการเหนี่ยวนำกันอย่างต่อเนื่องกันไป ส่งผลให้เกิดคลื่นเเม่เหล็กไฟฟ้าเเผ่ออกไปจากเเหล่งกำเนิด ซึ่งการเหนี่ยวนำลักษณะนี้จะเกิดสลับกันอย่างต่อเนื่อง








สรุป สมบัติของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตามทฤษฎีของแมกซ์เวลล์
1. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทุกชนิดต้องมีความเร็วเท่าแสง
2. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทุกตัวมีพลังงาน
3. ถ้าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าถูกดูดกลื่นจะทำให้วัตถุที่รับคลื่นนั้นร้อนขึ้น
4. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดใดก็ตาม เมื่อเกิดขึ้นแล้วต้องมีวิธีการที่จะส่งพลังงานต่อไป 

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น