Існують два види матерії — речовина і поле. Обидва існують реально, а не являють собою певну «модель», призначену для того, щоб пояснити ті чи інші фізичні явища. 

Магнітне поле, яке змінюється, не тільки діє на рухомі заряджені частинки й намагнічені тіла, а й створює електричне поле. Такого висновку дійшов свого часу М. Фарадей.

Керуючись принципом симетрії, видатний англійський фізик Джеймс Максвелл висунув підтверджену згодом гіпотезу про те, що не тільки змінне магнітне поле створює електричне поле, а й змінне електричне поле створює магнітне поле. Відповідно до цієї гіпотези електричні та магнітні поля завжди існують разом і немає сенсу розглядати їх як окремі об’єкти. Тобто існує єдине електромагнітне поле, а електричне та магнітне поля — це дві складові (дві форми прояву) електромагнітного поля.

Електромагнітне поле — вид матерії, за допомогою якого здійснюється взаємодія між зарядженими тілами і частинками та намагніченими тілами.

Дехто з вас може не погодитися з висновком Максвелла, адже добре знає, що, наприклад, біля нерухомого зарядженого тіла існує тільки електричне поле, а біля нерухомого постійного магніту — тільки магнітне поле. Проте згадайте: рух і спокій залежать від вибору системи відліку.

Таким чином, твердження, що в даній точці існує тільки електричне (чи тільки магнітне) поле, не має сенсу, адже не вказано систему відліку. Разом із тим ми ніколи не знайдемо систему відліку, відносно якої «зникли» б обидві складові електромагнітного поля, адже електромагнітне поле є матеріальним. 

Спробуємо уявити, як утворюється та поширюється електромагнітна хвиля. Візьмемо провідник, в якому тече змінний струм. Як відомо, біля будь-якого провідника зі струмом існує магнітне поле. Магнітне поле, створене змінним струмом, теж є змінним. Згідно з теорією Максвелла змінне магнітне поле має створити електричне поле, яке теж буде змінним. Змінне електричне поле створить змінне магнітне і т. д. Отже, одержимо поширення коливань електромагнітного поля — електромагнітну хвилю. Частота ν цієї хвилі дорівнює частоті, з якою змінюється сила струму в провіднику, а провідник зі змінним струмом є джерелом електромагнітної хвилі.

Дж. Максвелл висунув слушне і сміливе на той час припущення: світло є різновидом електромагнітних хвиль. Учений не лише виявив природу світла, а й передбачив існування та властивості різних видів електромагнітних хвиль.

Максвелл був глибоко переконаний, що електромагнітні хвилі існують реально. Лише через 10 років після його смерті електромагнітні хвилі вперше експериментально зафіксував німецький фізик Генріх Герц. Він скористався простим пристроєм, який називають вібратором Герца. Цей пристрій є відкритим коливальним контуром.

Герц не лише одержав електромагнітні хвилі, а й вивчив їхні властивості. Він установив, що електромагнітні хвилі:

• відбиваються від провідних предметів (кут відбивання дорівнює куту падіння);

• заломлюються на межі з діелектриком;

• частково поглинаються речовиною і частково розсіюються нею та ін.

Електромагнітні хвилі поширюються у просторі зі швидкістю с, яка дорівнює 300 000 км/с.

Відстань, на яку переміщується електромагнітна хвиля за час, що дорівнює одному періоду коливань, називають довжиною хвилі.

Контрольні запитання

1. У чому полягає гіпотеза Дж. Максвелла? 

2. Дайте означення електромагнітного поля, назвіть його складові. 

3. Наведіть приклади, що підтверджують відносність електричного та магнітного полів. 

4. Як утворюється електромагнітна хвиля? Які об’єкти можуть її випромінювати? 

5. Які фізичні величини характеризують електромагнітну хвилю? Як вони пов’язані? 

6. Які властивості електромагнітних хвиль було встановлено в ході дослідів Г. Герца?

Вправа

1. Електромагніт підіймального крана живиться постійним струмом. Визначте:

• в якому випадку електромагніт створює для оператора крана й електричне, й магнітне поля: а) електромагніт не рухається; б) електромагніт переносить вантаж;

• в яких випадках електромагніт випромінює електромагнітні хвилі: а) в момент замикання кола; б) в момент розмикання кола; в) коли електромагніт, рухаючись рівномірно, переносить вантаж; г) коли нерухомий електромагніт тримає вантаж.

2.  Визначте довжини електромагнітних хвиль для світла фіолетового та червоного кольорів. Розгляньте два випадки: світло поширюється а) у вакуумі; б) у склі (показник заломлення скла для світла червоного кольору дорівнює 1,64, для світла фіолетового кольору — 1,67).