Kas yra elektroninė banga. Elektromagnetinė spinduliuotė

Nedaug žmonių žino, kad elektromagnetinė spinduliuotė persmelkia visą Visatą. Elektromagnetinės bangos atsiranda, kai jis plinta erdvėje. Priklausomai nuo bangų virpesių dažnio, jos sąlyginai skirstomos į regimosios šviesos, radijo dažnių spektrą, infraraudonųjų spindulių diapazonus ir tt Praktinį elektromagnetinių bangų egzistavimą empiriškai įrodė 1880 metais vokiečių mokslininkas G. Hertzas (beje, dažnis vienetas pavadintas jo vardu).

Iš fizikos kurso žinoma, kas yra ypatinga rūšis reikalas. Nepaisant to, kad tik nedidelę jo dalį galima pamatyti matant, jos įtaka materialiam pasauliui yra didžiulė. Elektromagnetinės bangos yra nuoseklus magnetinių ir elektrinių laukų sąveikaujančių vektorių sklidimas erdvėje. Tačiau žodis „išplito“. Ši byla ne visai teisinga: mes veikiau kalbame apie bangą primenantį erdvės trikdymą. Priežastis, kuri generuoja elektromagnetines bangas, yra kintančio laiko atsiradimas erdvėje elektrinis laukas. Ir, kaip žinote, tarp elektrinio ir magnetinio lauko yra tiesioginis ryšys. Pakanka prisiminti taisyklę, pagal kurią aplink bet kurį laidininką su srove yra magnetinis laukas. Dalelė, kurią veikia elektromagnetinės bangos, pradeda svyruoti, o kadangi vyksta judėjimas, tai reiškia, kad yra energijos spinduliavimas. Elektrinis laukas w perkeliamas į kaimyninę dalelę ramybės būsenoje, todėl vėl sukuriamas laukas elektrinis pobūdis. O kadangi laukai yra tarpusavyje susiję, seka magnetas. Procesas plinta kaip lavina. Šiuo atveju realaus judėjimo nėra, bet yra dalelių vibracijos.

Apie galimybę praktinis naudojimas fizikai apie tai galvojo jau seniai. IN modernus pasaulis Elektromagnetinių bangų energija naudojama taip plačiai, kad daugelis jos net nepastebi, laikydami tai savaime suprantamu dalyku. Ryškus pavyzdys- radijo bangomis, be kurių veikia televizoriai ir Mobilieji telefonai.

Procesas vyksta taip: moduliuotas metalinis laidininkas (antena) nuolat perduodamas specialios formos metaliniam laidininkui.Dėl elektros srovės savybių aplink laidininką susidaro elektrinis laukas, o po to magnetinis laukas, kaip a. dėl kurių skleidžiamos elektromagnetinės bangos. Kadangi jis yra moduliuotas, jie turi tam tikrą tvarką, užkoduotą informaciją. Norint pagauti norimus dažnius, pas adresatą įrengiama specialios konstrukcijos priėmimo antena. Jis leidžia pasirinkti norimus dažnius iš bendro elektromagnetinio fono. Patekusios į metalinį imtuvą, bangos iš dalies paverčiamos elektros originali moduliacija. Tada jie eina į stiprintuvą ir kontroliuoja įrenginio veikimą (judina garsiakalbio kūgį, sukasi elektrodus televizoriaus ekranuose).

Srovę, kurią sukuria elektromagnetinės bangos, galima lengvai pamatyti. Norėdami tai padaryti, pakanka, kad plikas gyvenamasis kabelis, einantis iš antenos į imtuvą, paliestų bendrą masę (šildymo baterijos. Šiuo metu tarp masės ir šerdies šokinėja kibirkštis - tai sukuriamos srovės pasireiškimas antenos.Kuo jo vertė didesnė,tuo arčiau ir galingesnis siųstuvas.Taip pat didelę įtaką turi antenos konfigūracija.

Kitas elektromagnetinių bangų pasireiškimas, su kuriuo kasdien susiduria daugelis žmonių, yra naudojimas Mikrobangų krosnelė. Besisukančios lauko stiprumo linijos kerta objektą ir perduoda dalį savo energijos, šildydamos jį.

Elektromagnetinės bangos yra ilgus metus trukusių diskusijų ir tūkstančių eksperimentų rezultatas. Natūralios kilmės jėgų, galinčių paversti dabartinę visuomenę, buvimo įrodymas. Tai yra tikrasis paprastos tiesos priėmimas – mes per mažai žinome apie pasaulį, kuriame gyvename.

Fizika yra gamtos mokslų karalienė, galinti atsakyti į klausimus apie ne tik gyvybės, bet ir paties pasaulio kilmę. Tai suteikia mokslininkams galimybę tirti elektrinius ir magnetinius laukus, kurių sąveika sukuria EMW (elektromagnetines bangas).

Kas yra elektromagnetinė banga

Ne taip seniai mūsų šalies ekranuose pasirodė filmas „Srovių karas“ (2018), kuriame su fantastikos dvelksmu pasakojama apie dviejų didžiųjų mokslininkų Edisono ir Teslos ginčą. Vienas bandė įrodyti nuolatinės srovės naudą, kitas – iš kintamosios srovės. Šis ilgas mūšis baigėsi tik septintaisiais dvidešimt pirmojo amžiaus metais.

Pačioje „mūšio“ pradžioje kitas mokslininkas, dirbantis su reliatyvumo teorija, apibūdino elektrą ir magnetizmą kaip panašius reiškinius.

Devynioliktojo amžiaus trisdešimtaisiais metais anglų kilmės fizikas Faradėjus atrado šį reiškinį. elektromagnetinė indukcija ir įvedė elektrinio ir magnetinio lauko vienybės terminą. Jis taip pat tvirtino, kad judėjimą šioje srityje riboja šviesos greitis.

Kiek vėliau anglų mokslininko Maxwello teorija papasakojo, kad elektra sukelia magnetinį efektą, o magnetizmas – elektrinio lauko atsiradimą. Kadangi abu šie laukai juda erdvėje ir laike, jie sudaro trikdžius – tai yra elektromagnetines bangas.

Paprasčiau tariant, elektromagnetinė banga yra erdvinis elektrinio trikdymas magnetinis laukas.

Eksperimentiniu būdu EMW egzistavimą įrodė vokiečių mokslininkas Hertzas.

Elektromagnetinės bangos, jų savybės ir charakteristikos

Elektromagnetinėms bangoms būdingi šie veiksniai:

ilgis (pakankamai platus diapazonas);
dažnis;
intensyvumas (arba svyravimų amplitudė);
energijos kiekis.

Pagrindinė visų savybė elektromagnetinė radiacija yra bangos ilgio reikšmė (vakuume), kuri paprastai pateikiama nanometrais matomos šviesos spektrui.

Kiekvienas nanometras reiškia tūkstantąją mikrometro dalį ir yra matuojamas atstumu tarp dviejų iš eilės einančių smailių (viršūnių).

Atitinkamas bangos emisijos dažnis yra sinusinių virpesių skaičius ir atvirkštinis proporcingumas bangos ilgis.

Dažnis paprastai matuojamas hercais. Taigi ilgesni bangos ilgiai atitinka mažesnį spinduliavimo dažnį, o trumpesni – didesnį spinduliavimo dažnį.

Pagrindinės bangų savybės:

refrakcija;
atspindys;
absorbcija;
trukdžių.

elektromagnetinių bangų greitis

Tikrasis elektromagnetinės bangos sklidimo greitis priklauso nuo medžiagos, kurią turi terpė, jos optinio tankio ir tokio faktoriaus kaip slėgis.

Be to, skirtingos medžiagos turi skirtingą atominį „pakavimo“ tankį, kuo jos yra arčiau, tuo atstumas trumpesnis ir greitis didesnis. Dėl to elektromagnetinės bangos greitis priklauso nuo medžiagos, per kurią ji sklinda.

Panašūs eksperimentai atliekami hadronų greitintuve, kur pagrindinis poveikio instrumentas yra įkrauta dalelė. Studijuoja elektromagnetiniai reiškiniai ten atsiranda kvantiniame lygmenyje, kai šviesa suskaidoma į mažytes daleles – fotonus. Tačiau kvantinė fizika yra atskira tema.

Pagal reliatyvumo teoriją didžiausias bangos sklidimo greitis negali viršyti šviesos greičio. Greičio apribojimo baigtinumą savo raštuose apibūdino Maxwellas, paaiškindamas tai naujo lauko - eterio - buvimu. Šiuolaikinis oficialus mokslas tokio ryšio dar netyrė.

Elektromagnetinė spinduliuotė ir jos rūšys

Elektromagnetinė spinduliuotė susideda iš elektromagnetinių bangų, kurios stebimos kaip elektrinių ir magnetinių laukų svyravimai, sklindantys šviesos greičiu (vakuume 300 km per sekundę).

Kai EM spinduliuotė sąveikauja su medžiaga, jos elgesys kokybiškai keičiasi keičiantis dažniui. Kodėl jis konvertuojamas į:

Radijo spinduliavimas. Radijo dažniuose ir mikrobangų dažniuose em spinduliuotė sąveikauja su medžiaga daugiausia kaip bendras krūvių rinkinys, kuris yra paskirstytas didelis skaičius paveikti atomai.
Infraraudonoji spinduliuotė. Skirtingai nuo žemo dažnio radijo ir mikrobangų spinduliuotės, infraraudonųjų spindulių skleidėjas dažniausiai sąveikauja su atskirose molekulėse esančiais dipoliais, kurie vibruodami keičiasi cheminės jungties galuose atominiame lygmenyje.
Matoma šviesos emisija. Didėjant dažniui matomame diapazone, fotonai turi pakankamai energijos, kad pakeistų kai kurių atskirų molekulių surištą struktūrą.
Ultravioletinė radiacija. Dažnis didėja. Dabar ultravioletiniuose fotonuose yra pakankamai energijos (daugiau nei trys voltai), kad galėtų dvigubai veikti molekulių ryšius, nuolat jas chemiškai pertvarkant.
Jonizuojanti radiacija. Aukščiausiais dažniais ir mažiausiu bangos ilgiu. Šių spindulių sugertis medžiaga veikia visą gama spektrą. Garsiausias poveikis yra radiacija.

Kas yra elektromagnetinių bangų šaltinis

Pasaulis, pagal jaunąją visa ko kilmės teoriją, atsirado impulso dėka. Jis išleido milžinišką energiją, kuri buvo vadinama dideliu sprogimu. Taip visatos istorijoje atsirado pirmoji em banga.

Šiuo metu trikdžių formavimo šaltiniai yra šie:

emv skleidžia dirbtinį vibratorių;
atominių grupių ar molekulių dalių vibracijos rezultatas;
jei yra poveikis išoriniam medžiagos apvalkalui (atominiu-molekuliniu lygiu);
efektas panašus į šviesą;
branduolinio skilimo metu;
elektronų lėtėjimo pasekmė.

Elektromagnetinės spinduliuotės mastas ir taikymas

Spinduliuotės skalė reiškia platų bangų dažnių diapazoną nuo 3·10 6 ÷10 -2 iki 10 -9 ÷ 10 -14 .

Kiekviena elektromagnetinio spektro dalis mūsų kasdieniame gyvenime yra plačiai naudojama:

Mažo ilgio bangos (mikrobangos). Šios elektrinės bangos naudojamos kaip palydovinis signalas, nes jos gali apeiti Žemės atmosferą. Taip pat šiek tiek patobulinta versija naudojama šildymui ir maisto ruošimui virtuvėje – tai mikrobangų krosnelė. Gaminimo principas paprastas – veikiant mikrobangų spinduliuotei, vandens molekulės sugeriamos ir pagreitėja, todėl patiekalas įkaista.
Radijo technologijose (radijo bangose) naudojami ilgi perturbacijos. Jų dažnis nepraleidžia debesų ir atmosferos, todėl mums prieinamas FM radijas ir televizija.
Infraraudonųjų spindulių trikdžiai yra tiesiogiai susiję su šiluma. Jį pamatyti beveik neįmanoma. Pasistenkite be specialios įrangos pastebėti spindulį iš televizoriaus, muzikos centro ar radijo nuotolinio valdymo pulto automobilyje. Prietaisai, galintys nuskaityti tokias bangas, naudojami šalių kariuomenėse (naktinio matymo prietaisas). Taip pat indukcinėse viryklėse virtuvėse.
Ultravioletiniai spinduliai taip pat yra susiję su šiluma. Galingiausias natūralus tokios spinduliuotės „generatorius“ yra saulė. Būtent dėl ultravioletinių spindulių poveikio žmogaus odoje susidaro įdegis. Medicinoje šio tipo bangos naudojamos instrumentams dezinfekuoti, naikinti mikrobus ir.
Gama spinduliai yra galingiausia spinduliuotės rūšis, kurioje koncentruojasi aukšto dažnio trumpųjų bangų trikdžiai. Šioje elektromagnetinio spektro dalyje esanti energija suteikia spinduliams didesnę prasiskverbimo galią. Taikoma branduolinė fizika- taikus, branduolinis ginklas - kovinis panaudojimas.

Elektromagnetinių bangų įtaka žmonių sveikatai

Už emv poveikio žmonėms matavimą atsako mokslininkai. Bet jūs neturite būti ekspertas, kad įvertintumėte intensyvumą jonizuojanti radiacija- tai išprovokuoja pokyčius žmogaus DNR lygyje, o tai reiškia tokius rimta liga kaip onkologija.

Nenuostabu, kad žalingas Černobylio katastrofos poveikis laikomas vienu pavojingiausių gamtai. Keli kvadratiniai kilometrai kadaise gražios teritorijos tapo visiškos atskirties zona. Iki amžiaus pabaigos Černobylio atominėje elektrinėje įvykęs sprogimas yra pavojingas, kol baigsis radionuklidų pusinės eliminacijos laikas.

Kai kurios emv rūšys (radijo, infraraudonųjų spindulių, ultravioletinių spindulių) žmogui didelės žalos nedaro ir yra tik diskomfortas. Juk žemės magnetinio lauko mes praktiškai nejaučiame, bet emv iš mobiliojo telefono gali sukelti galvos skausmą (poveikis nervų sistemai).

Norėdami apsaugoti savo sveikatą nuo elektromagnetizmo, tiesiog turėtumėte imtis pagrįstų atsargumo priemonių. Vietoj šimtų valandų kompiuterinis žaidimas išeiti pasivaikščioti.

tai elektromagnetinės sąveikos sklidimo erdvėje procesas.
Elektromagnetinės bangos apibūdinamos Maksvelo lygtimis, būdingomis elektromagnetiniams reiškiniams. Net jei erdvėje nėra elektros krūvių ir srovių, Maksvelo lygtys turi nulinius sprendimus. Šie sprendimai apibūdina elektromagnetines bangas.
Jei nėra krūvių ir srovių, Maksvelo lygtys yra tokios formos:

Pirmosioms dviem lygtims pritaikę operaciją rot, galite gauti atskiras lygtis elektrinio ir magnetinio lauko stiprumui nustatyti.

Šios lygtys turi tipišką bangų lygčių formą. Jų atsiejimas yra tokio tipo išraiškų superpozicija

Kur - tam tikras vektorius, vadinamas bangos vektoriumi? - skaičius, vadinamas cikliniu dažniu, ? - fazė. Kiekiai yra elektromagnetinės bangos elektrinių ir magnetinių komponentų amplitudės. Jie yra vienas kitą statmeni ir vienodi absoliučia verte. Toliau pateikiamas kiekvieno įvesto kiekio fizinis aiškinimas.
Vakuume elektromagnetinė banga sklinda greičiu, vadinamu šviesos greičiu. Šviesos greitis yra pagrindinė fizinė konstanta, kuri žymima Lotyniška raidė c. Pagal pagrindinį reliatyvumo teorijos postulatą šviesos greitis yra didžiausias galimas greitis informacijos perdavimas ar kūno judėjimas. Šis greitis yra 299 792 458 m/s.
Elektromagnetinei bangai būdingas dažnis. Atskirti linijos dažnį? ir ciklinis dažnis? = 2??. Priklausomai nuo dažnio, elektromagnetinės bangos priklauso vienam iš spektro diapazonų.
Kita elektromagnetinės bangos charakteristika yra bangos vektorius. Bangos vektorius nustato elektromagnetinės bangos sklidimo kryptį, taip pat jos ilgį. Absoliuti vėjo vektoriaus vertė vadinama bangos skaičiumi.
Elektromagnetinės bangos ilgis? = 2? / k, kur k yra bangos skaičius.
Elektromagnetinės bangos ilgis yra susijęs su dažniu pagal dispersijos dėsnį. Tuštumoje šis ryšys yra paprastas:

?? = c.

Šis santykis dažnai rašomas kaip

? = c k.

Elektromagnetinės bangos, turinčios tą patį dažnį ir bangų vektorių, gali skirtis fazėmis.
Vakuume elektromagnetinės bangos elektrinio ir magnetinio lauko stiprumo vektoriai būtinai yra statmeni bangos sklidimo krypčiai. Tokios bangos vadinamos šlyties bangos. Matematiškai tai apibūdina lygtys ir . Be to, elektrinio ir magnetinio lauko stipriai yra statmeni vienas kitam ir visada yra vienodi absoliučia reikšme bet kuriame erdvės taške: E = H. Jei pasirinksite tokią koordinačių sistemą, kad z ašis sutaptų su sklidimo kryptimi elektromagnetinės bangos, yra dvi skirtingos krypčių elektrinio lauko stiprumo vektorių galimybės. Jei eklektinis laukas nukreiptas išilgai x ašies, tada magnetinis laukas bus nukreiptas išilgai y ašies ir atvirkščiai. Šios dvi skirtingos galimybės nėra tarpusavyje nesuderinamos ir atitinka dvi skirtingas poliarizacijas. Šis klausimas plačiau aptariamas straipsnyje Bangų poliarizacija.
Spektriniai diapazonai su pasirinkta matoma šviesa Priklausomai nuo dažnio arba bangos ilgio (šie dydžiai yra susiję), elektromagnetinės bangos skirstomos į skirtingus diapazonus. Skirtingų diapazonų bangos skirtingai sąveikauja su fiziniai kūnai.
Žemiausio dažnio (arba ilgiausio bangos ilgio) elektromagnetinės bangos vadinamos radijo diapazonas. Radijo juosta naudojama signalams perduoti per atstumą naudojant radiją, televiziją, mobiliuosius telefonus. Radaras veikia radijo diapazone. Radijo diapazonas skirstomas į metrą, ditmetrą, centimetrą, milimetrą, priklausomai nuo elektromagnetinės bangos ilgio.
Tikėtina, kad elektromagnetinės bangos priklauso infraraudonųjų spindulių diapazonui. Infraraudonųjų spindulių diapazone yra kūno šiluminė spinduliuotė. Šios vibracijos registravimas yra naktinio matymo prietaisų veikimo pagrindas. Infraraudonosios bangos naudojamos kūnų šiluminiams virpesiams tirti ir padėti nustatyti atominę struktūrą. kietosios medžiagos, dujos ir skysčiai.
Elektromagnetinė spinduliuotė, kurios bangos ilgis yra nuo 400 nm iki 800 nm, priklauso matomos šviesos diapazonui. Matoma šviesa turi skirtingas spalvas, priklausomai nuo dažnio ir bangos ilgio.
Vadinamos mažesnės nei 400 nm bangos ultravioletinis.Žmogaus akis jų neskiria, nors jų savybės nesiskiria nuo matomo diapazono bangų savybių. Tokios šviesos aukštas dažnis ir, atitinkamai, kvantų energija lemia žalingesnį ultravioletinių bangų poveikį biologiniams objektams. žemės paviršius apsaugotas nuo žalingas poveikis ozono sluoksnio ultravioletinės bangos. Dėl papildomos apsaugos gamta žmones apdovanojo tamsia oda. Tačiau žmonėms vitaminui D gaminti reikia ultravioletinių spindulių. Štai kodėl žmonės šiaurinėse platumose, kur ultravioletinių bangų intensyvumas ne toks intensyvus, prarado tamsią odos spalvą.
Aukštesnio dažnio elektromagnetinės bangos yra rentgenas diapazonas. Jie taip vadinami, nes juos atrado Rentgenas, tirdamas spinduliuotę, kuri susidaro lėtėjant elektronams. Užsienio literatūroje tokios bangos vadinamos rentgeno spinduliai gerbdamas Rentgeno norą, kad spinduliai jo nevadintų vardu. Rentgeno bangos silpnai sąveikauja su medžiaga, stipriau sugeriamos ten, kur tankis didesnis. Šis faktas naudojamas medicinoje rentgeno fluorografija. Rentgeno bangos taip pat naudojamos elementų analizei ir kristalinių kūnų sandarai tirti.
turi didžiausią dažnį ir trumpiausią ilgį ?-spinduliai. Dėl to susidaro šie spinduliai branduolinės reakcijos ir reakcijos tarp elementariosios dalelės. ?-spinduliai turi didelį destruktyvų poveikį biologiniams objektams. Tačiau jie naudojami fizikoje studijoms įvairių savybių atomo branduolys.
Elektromagnetinės bangos energiją lemia elektrinio ir magnetinio laukų energijų suma. Energijos tankis tam tikrame erdvės taške apskaičiuojamas taip:

Laiko vidurkis energijos tankis lygus.

Kur E 0 = H 0 yra bangos amplitudė.
Didelę reikšmę turi elektromagnetinės bangos energijos srauto tankis. Visų pirma, jis nustato šviesos srautą optikoje. Elektromagnetinės bangos energijos srauto tankis pateikiamas Umov-Poynting vektoriumi.

Elektromagnetinių bangų sklidimas terpėje turi daug ypatybių, palyginti su sklidimu vakuume. Šios savybės yra susijusios su terpės savybėmis ir paprastai priklauso nuo elektromagnetinės bangos dažnio. Elektriniai ir magnetiniai bangos komponentai sukelia terpės poliarizaciją ir įmagnetinimą. Ši terpės reakcija žemų ir aukštų dažnių atveju nėra vienoda. Esant žemam elektromagnetinės bangos dažniui, medžiagos elektronai ir jonai turi laiko reaguoti į elektrinio ir magnetinio laukų intensyvumo pokyčius. Terpės reakcija laiko svyravimus paverčia bangomis. Esant aukštam dažniui, medžiagos elektronai ir jonai nespėja pasislinkti bangų laukų virpesių periodu, todėl terpės poliarizacija ir įmagnetinimas yra daug mažesni.
Žemo dažnio elektromagnetinis laukas neprasiskverbia į metalus, kur yra daug laisvųjų elektronų, kurie tokiu būdu išstumiami, visiškai užgesina elektromagnetinę bangą. Elektromagnetinė banga pradeda skverbtis į metalą dažniu, viršijančiu tam tikrą dažnį, kuris vadinamas plazmos dažniu. Esant dažniams, žemesniems už plazmos dažnį, elektromagnetinė banga gali prasiskverbti į paviršinį metalo sluoksnį. Šis reiškinys vadinamas odos efektu.
Dielektrikuose kinta elektromagnetinės bangos sklaidos dėsnis. Jeigu vakuume elektromagnetinės bangos sklinda pastovia amplitude, tai terpėje jos suyra dėl sugerties. Šiuo atveju bangos energija perduodama terpės elektronams arba jonams. Iš viso dispersijos dėsnis, kai nėra magnetinio poveikio, įgauna formą

Kur bangos skaičius k yra bendras kompleksinis dydis, kurio įsivaizduojama dalis apibūdina elektromagnetinės bangos amplitudės sumažėjimą, yra nuo dažnio priklausomas kompleksinis terpės skvarbumas.
Anizotropinėse terpėse elektrinių ir magnetinių laukų vektorių kryptis nebūtinai yra statmena bangos sklidimo krypčiai. Tačiau elektrinės ir magnetinės indukcijos vektorių kryptis išlaiko šią savybę.
Terpėje tam tikromis sąlygomis gali sklisti kitokio tipo elektromagnetinė banga – išilginė elektromagnetinė banga, kuriai elektrinio lauko stiprumo vektoriaus kryptis sutampa su bangos sklidimo kryptimi.
Dvidešimtojo amžiaus pradžioje, norėdamas paaiškinti juodo kūno spinduliuotės spektrą, Maxas Planckas pasiūlė, kad elektromagnetines bangas skleidžia kvantai, kurių energija yra proporcinga dažniui. Po kelerių metų Albertas Einšteinas, aiškindamas fotoelektrinio efekto fenomeną, šią mintį išplėtė darydamas prielaidą, kad elektromagnetines bangas sugeria tie patys kvantai. Taip paaiškėjo, kad elektromagnetinėms bangoms būdingos kai kurios savybės, kurios anksčiau buvo priskiriamos medžiagų dalelėms, korpusams.
Ši idėja vadinama korpuskulinės bangos dualizmu.

Elektromagnetinė spinduliuotė egzistuoja tiksliai tol, kol gyvuoja mūsų Visata. Jis vaidino pagrindinį vaidmenį gyvybės evoliucijoje Žemėje. Tiesą sakant, tai yra erdvėje sklindančio elektromagnetinio lauko būsenos sutrikimas.

Elektromagnetinės spinduliuotės charakteristikos

Bet kuri elektromagnetinė banga apibūdinama naudojant tris charakteristikas.

1. Dažnis.

2. Poliarizacija.

Poliarizacija- vienas iš pagrindinių bangos atributų. Apibūdina skersinę elektromagnetinių bangų anizotropiją. Spinduliuotė laikoma poliarizuota, kai visi bangų svyravimai vyksta toje pačioje plokštumoje.

Šis reiškinys aktyviai naudojamas praktikoje. Pavyzdžiui, kine, kai rodomi 3D filmai.

IMAX akiniai poliarizacijos pagalba atskiria vaizdą, kuris skirtas skirtingos akys.

Dažnis yra bangų keterų, kurios praeina pro stebėtoją (šiuo atveju detektorių) per vieną sekundę, skaičius. Matuojama hercais.

Bangos ilgis- tam tikras atstumas tarp artimiausių elektromagnetinės spinduliuotės taškų, kurių svyravimai vyksta vienoje fazėje.

Elektromagnetinė spinduliuotė gali sklisti beveik bet kurioje terpėje: nuo tankios medžiagos iki vakuumo.

Sklidimo greitis vakuume yra 300 tūkstančių km per sekundę.

Įdomus video Apie EM bangų prigimtį ir savybes žiūrėkite toliau pateiktame vaizdo įraše:

Elektromagnetinių bangų tipai

Visa elektromagnetinė spinduliuotė yra padalinta iš dažnio.

1. Radijo bangos. Yra trumpi, itin trumpi, itin ilgi, ilgi, vidutiniai.

Radijo bangų ilgis svyruoja nuo 10 km iki 1 mm ir nuo 30 kHz iki 300 GHz.

Jų šaltiniai gali būti tiek žmogaus veikla, tiek įvairūs gamtiniai atmosferos reiškiniai.

2. . Bangos ilgis yra nuo 1 mm iki 780 nm ir gali siekti iki 429 THz. Infraraudonoji spinduliuotė dar vadinama šilumine spinduliuote. Visos gyvybės mūsų planetoje pagrindas.

3. Matoma šviesa. Ilgis 400 - 760/780nm. Atitinkamai, jis svyruoja tarp 790-385 THz. Tai apima visą matomą spinduliuotės spektrą žmogaus akis.

4. . Bangos ilgis yra trumpesnis nei infraraudonųjų spindulių.

Jis gali siekti iki 10 nm. tokios bangos yra labai didelės – apie 3x10 ^ 16 Hz.

5. Rentgeno spinduliai. bangos 6x10 ^ 19 Hz, o ilgis apie 10 nm – 5 pm.

6. Gama bangos. Tai apima bet kokią spinduliuotę, kuri yra didesnė nei rentgeno spinduliuose, o ilgis yra mažesnis. Tokių elektromagnetinių bangų šaltinis yra kosminiai, branduoliniai procesai.

Taikymo sritis

Kai kur nuo XIX amžiaus pabaigos visa žmonijos pažanga buvo siejama su praktiniu elektromagnetinių bangų taikymu.

Pirmas dalykas, kurį verta paminėti, yra radijo ryšys. Ji leido žmonėms bendrauti, net jei jie buvo toli vienas nuo kito.

Palydovinė transliacija, telekomunikacijos yra tolimesnis vystymas primityvus radijas.

Būtent šios technologijos suformavo šiuolaikinės visuomenės informacinį įvaizdį.

Elektromagnetinės spinduliuotės šaltiniais reikėtų laikyti didelius pramonės objektus, taip pat įvairias elektros linijas.

Elektromagnetinės bangos aktyviai naudojamos kariniuose reikaluose (radarai, sudėtingi elektros prietaisai). Be to, medicina neapsiėjo be jų naudojimo. Infraraudonoji spinduliuotė gali būti naudojama daugelio ligų gydymui.

rentgeno spinduliai padėti nustatyti žmogaus vidinių audinių pažeidimus.

Lazerių pagalba atliekama nemažai operacijų, reikalaujančių juvelyrinio tikslumo.

Elektromagnetinės spinduliuotės svarbą praktiniame žmogaus gyvenime sunku pervertinti.

Sovietinis vaizdo įrašas apie elektromagnetinį lauką:

Galimas neigiamas poveikis žmogui

Nepaisant jų naudingumo, stiprūs elektromagnetinės spinduliuotės šaltiniai gali sukelti šiuos simptomus:

Nuovargis;

Galvos skausmas;

Pykinimas.

Per didelis tam tikrų tipų bangų poveikis sukelia žalą Vidaus organai, centrinis nervų sistema, smegenys. Galimi žmogaus psichikos pokyčiai.

Įdomus vaizdo įrašas apie EM bangų poveikį žmogui:

Siekiant išvengti tokių pasekmių, beveik visos pasaulio šalys turi elektromagnetinę saugą reglamentuojančius standartus. Kiekviena spinduliuotės rūšis turi savo norminius dokumentus (higienos normas, radiacinės saugos normas). Elektromagnetinių bangų poveikis žmogui nėra visiškai suprantamas, todėl PSO rekomenduoja sumažinti jų poveikį.

), kuriame aprašomas elektromagnetinis laukas, teoriškai parodė, kad elektromagnetinis laukas vakuume gali egzistuoti net ir nesant šaltinių – krūvių ir srovių. Laukas be šaltinių turi bangų formą, sklindančią baigtiniu greičiu, kuris vakuume yra lygus šviesos greičiui: Su= 299792458±1,2 m/s. Elektromagnetinių bangų sklidimo greičio vakuume sutapimas su anksčiau išmatuotu šviesos greičiu leido Maxwellui padaryti išvadą, kad šviesa yra elektromagnetinės bangos. Ši išvada vėliau buvo pagrindas elektromagnetinė teorija Sveta.

1888 metais elektromagnetinių bangų teorija gavo eksperimentinį patvirtinimą G. Hertzo eksperimentuose. Naudodamas aukštos įtampos šaltinį ir vibratorius (žr. Hertz vibratorių), Hertz sugebėjo atlikti subtilius eksperimentus, siekdamas nustatyti elektromagnetinės bangos sklidimo greitį ir jos ilgį. Eksperimentiškai buvo patvirtinta, kad elektromagnetinės bangos sklidimo greitis yra lygus šviesos greičiui, o tai įrodė šviesos elektromagnetiškumą.