Характеристики електромагнітного випромінювання
Основними характеристиками електромагнітного випромінювання прийнято вважати частоту, довжину хвилі і поляризацію. Довжина хвилі залежить від швидкості поширення випромінювання. Групова швидкість поширення електромагнітного випромінювання у вакуумі дорівнює швидкості світла. в інших середовищах ця швидкість менше. Фазова швидкість електромагнітного випромінювання у вакуумі також дорівнює швидкості світла, в різних середовищах вона може бути як менше, так і більше швидкості світла (принцип максимальності швидкості світла не порушується, так як швидкість перенесення енергії та інформації в будь-якому випадку не перевищує швидкості світла).
Описом властивостей і параметрів електромагнітного випромінювання займається електродинаміка.
Існують різні теорії, що дозволяють змоделювати і дослідити властивості і прояви електромагнітного випромінювання. Найбільш фундаментальною з них є квантова електродинаміка. з якої шляхом тих чи інших спрощень можна в принципі отримати всі перераховані нижче теорії, що мають широке застосування в своїх областях. Для опису щодо низькочастотного електромагнітного випромінювання в макроскопічної області використовують, як правило, класичну електродинаміку. засновану на рівняннях Максвелла. причому існують спрощення в прикладних застосуваннях. Для оптичного випромінювання (аж до рентгенівського діапазону) застосовують оптику (зокрема, хвильову оптику. Коли розміри деяких частин оптичної системи близькі до довжин хвиль; квантову оптику. Коли істотні процеси поглинання, випромінювання і розсіювання фотонів; геометричну оптику - граничний випадок хвильової оптики, коли довжиною хвилі випромінювання можна знехтувати). Гамма-випромінювання найчастіше є предметом ядерної фізики. з інших позицій вивчається вплив електромагнітного випромінювання в радіології.
Деякі особливості електромагнітних хвиль c точки зору теорії коливань і понять електродинаміки:
- наявність трьох взаємно перпендикулярних (у вакуумі) векторів: хвильового вектора. вектора напруженості електричного поля E і вектора напруженості магнітного поля H.
- Електромагнітні хвилі - це поперечні хвилі, в яких вектора напруженостей електричного і магнітного полів коливаються перпендикулярно напрямку поширення хвилі, але вони істотно відрізняються від хвиль на воді і від звуку тим, що їх можна передати від джерела до приймача в тому числі і через вакуум.
Діапазони електромагнітного випромінювання
Електромагнітне випромінювання прийнято ділити по частотних діапазонах (див. Таблицю). Діапазонів немає різких переходів, вони іноді перекриваються, а кордони між ними умовні. Оскільки швидкість поширення випромінювання постійна, то частота його коливань жорстко пов'язана з довжиною хвилі в вакуумі.
більше 6 × 10 19 Гц
Ядерні і космічні процеси, радіоактивний розпад.
Іонізуюче електромагнітне випромінювання. До цієї групи традиційно відносять рентгенівське і гамма-випромінювання, хоча, строго кажучи, іонізувати атоми може і ультрафіолетове випромінювання, і навіть видиме світло. Межі областей рентгенівського і гамма-випромінювання можуть бути визначені лише вельми умовно. Для загального орієнтування можна прийняти, що енергія рентгенівських квантів лежить в межах 20 еВ - 0,1 МеВ. а енергія гамма-квантів - більше 0,1 МеВ. У вузькому сенсі гамма-випромінювання випускається ядром, а рентгенівське - атомної електронною оболонкою при вибиванні електрона з низьколежачих орбіт, хоча ця класифікація непридатна до жорсткого випромінювання, що генерується без участі атомів і ядер (наприклад, синхротронного або гальмівного випромінювання).
Через великих значень λ поширення радіохвиль можна розглядати без урахування атомістичної будови середовища. Виняток становлять лише найкоротші радіохвилі, що примикають до інфрачервоного ділянці спектра. У радіодіапазоні слабо позначаються і квантові властивості випромінювання, хоча їх все ж доводиться враховувати, зокрема, при описі квантових генераторів і підсилювачів сантиметрового і міліметрового діапазонів, а також молекулярних стандартів частоти і часу, при охолодженні апаратури до температур в декілька кельвінів.
Радіохвилі виникають при протіканні по провідникам змінного струму відповідної частоти. І навпаки, що проходить в просторі електромагнітна хвиля збуджує в провіднику відповідний їй змінний струм. Ця властивість використовується в радіотехніці при конструюванні антен.
Природним джерелом хвиль цього діапазону є грози. Вважається, що вони ж є джерелом стоячих електромагнітних хвиль Шумана.
Прозора призма розкладає промінь білого кольору на складові його промені.
Видиме, інфрачервоне і ультрафіолетове випромінювання становить так звану оптичну область спектра в широкому сенсі цього слова. Виділення такої області обумовлено не тільки близькістю відповідних ділянок спектра. але і подібністю приладів, що застосовуються для її дослідження і розроблених історично головним чином при вивченні видимого світла (лінзи і дзеркала для фокусування випромінювання, призми. дифракційні грати. інтерференційні прилади для дослідження спектрального складу випромінювання і ін.).
Частоти хвиль оптичної області спектра вже можна порівняти з власними частотами атомів і молекул. а їх довжини - з молекулярними розмірами і міжмолекулярними відстанями. Завдяки цьому в цій області стають істотними явища, обумовлені атомістичним будовою речовини. З цієї ж причини, поряд з хвильовими, проявляються і квантові властивості світла.
Найвідомішим джерелом оптичного випромінювання є Сонце. Його поверхня (фотосфера) нагріта до температури 6000 градусів і світить яскраво-білим світлом (максимум безперервного спектра сонячного випромінювання розташований в "зеленій" області 550 нм, де знаходиться і максимум чутливості ока). Саме тому, що ми народилися біля такої зірки. цю ділянку спектра електромагнітного випромінювання безпосередньо сприймається нашими органами чуття.
Випромінювання оптичного діапазону виникає, зокрема, при нагріванні тіл (інфрачервоне випромінювання називають також тепловим) через теплового руху атомів і молекул. Чим сильніше підігрітий тіло, тим вище частота, на якій знаходиться максимум спектра його випромінювання (див. Закон зміщення Віна). При певному нагріванні тіло починає світитися в видимому діапазоні (каління), спочатку червоним кольором, потім жовтим і так далі. І навпаки, випромінювання оптичного діапазону надає на тіла тепловий вплив (див. Болометр).
Оптичне випромінювання може створюватися і реєструватися в хімічних і біологічних реакціях. Одна з найвідоміших хімічних реакцій, які є приймачем оптичного випромінювання, використовується в фотографії. Джерелом енергії для більшості живих істот на Землі є фотосинтез - біологічна реакція, що протікає в рослинах під дією оптичного випромінювання Сонця.
В області рентгенівського і гамма-випромінювання на перший план виступають квантові властивості випромінювання. Рентгенівське випромінювання виникає при гальмуванні швидких заряджених частинок (електронів. Протонів і ін.), А також в результаті процесів, що відбуваються всередині електронних оболонок атомів. Гамма-випромінювання з'являється в результаті процесів, що відбуваються всередині атомних ядер. а також в результаті перетворення елементарних частинок. Воно з'являється і при гальмуванні швидких заряджених частинок.
Особливості електромагнітного випромінювання різних діапазонів
Поширення електромагнітних хвиль, тимчасові залежності електричного і магнітного полів, що визначає тип хвиль (плоскі, сферичні і ін.), Вид поляризації та інші особливості залежать від джерела випромінювання і властивостей середовища.
Електромагнітні випромінювання різних частот взаємодіють з речовиною також по-різному. Процеси випромінювання і поглинання радіохвиль зазвичай можна описати за допомогою співвідношень класичної електродинаміки; а ось для хвиль оптичного діапазону і, тим більше, жорстких променів необхідно враховувати вже їх квантову природу.
Історія досліджень
Існування електромагнітного випромінювання теоретично передбачив англійський фізик Фарадей в 1832 році.
У 1865 році англійський фізик Дж. Максвелл розрахував теоретично швидкість електромагнітних хвиль у вакуумі.
У 1888 році німецький фізик Герц підтвердив теорію Максвелла дослідним шляхом. Цікаво, що Герц не вірив в існування цих хвиль і проводив свій досвід з метою спростувати висновки Максвелла.
електромагнітна безпеку
Випромінювання електромагнітного спектра при певних рівнях можуть чинити негативний вплив на організм людини, тварин та інших живих істот, а також несприятливо впливати на роботу електричних приладів. Різні види неіонізуючих випромінювань (електромагнітних полів, ЕМП) надають різну фізіологічну дію. На практиці виділяють діапазони магнітного поля (постійного і квазіпостійного, імпульсного), ВЧ і СВЧ-випромінювання, лазерного випромінювання, електричного і магнітного поля промислової частоти від високовольтного устаткування, СВЧ-випромінювання і ін ..
Вплив на живі істоти
Існують національні та міжнародні гігієнічні нормативи рівнів ЕМП, залежно від діапазону, для сельбищної зони і на робочих місцях.
оптичний діапазон
Існують гігієнічні норми освітленості; також розроблені нормативи безпеки при роботі з лазерним випромінюванням.
радіохвилі
Допустимі рівні електромагнітного випромінювання (щільність потоку електромагнітної енергії) відображаються в нормативах. які встановлюють державні компетентні органи, в залежності від діапазону ЕМП. Ці норми можуть бути істотно різні в різних країнах.
У Росії діє СанПіН 2.2.4.1191-03 Електромагнітні поля у виробничих умовах, на робочих місцях. Санітарно-епідеміологічні правила і нормативи. а також гігієнічні нормативи НДР (ПДУ) 5803-91 (ДНАОП 0.03-3.22-91) Гранично допустимі рівні (ПДУ) впливу електромагнітних полів (ЕМП) діапазону частот 10-60 кГц Промислове електропостачання 50 Гц [2] [3]
- Допустимі рівні випромінювання базових станцій мобільного зв'язку (900 і 1800 МГц, сумарний рівень від всіх джерел) в санітарно-селитебной зоні в деяких країнах помітно різняться:
Проникаюча неіонізуюче радіація
Допустимі нормативи регулюються нормами радіаційної безпеки - НРБ-99.
Вплив на радіотехнічні пристрої
Існує адміністративні та контролюючі органи - інспекція по радіозв'язку (на Україні, наприклад, Укрчастотнагляд), яка регулює розподіл частотних діапазонів для різних користувачів, дотримання виділених діапазонів, відстежує незаконне користування радіоефіром.
література
Примітки
Дивитися що таке "Електромагнітна хвиля" в інших словниках:
електромагнітна хвиля - 06.01.06 електромагнітна хвиля [electromagnetic wave]: Хвиля, що характеризується поширенням змінюється в часі електромагнітного поля. Примітка Електромагнітна хвиля виникає в результаті зміни електричних зарядів або ... ... Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації
електромагнітна хвиля - elektromagnetinė banga statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electromagnetic wave vok. elektromagnetische Welle, f rus. електромагнітна хвиля, f pranc. onde électromagnétique, f ... Fizikos terminų žodynas
електромагнітна хвиля - поширюється електромагнітне поле ... Політехнічний термінологічний тлумачний словник
поперечна електромагнітна хвиля - Т хвиля Ндп. ТИМ хвиля Електромагнітна хвиля, вектори напруженості електричного і магнітного полів якої лежать в площині, перпендикулярній до напрямку поширення. [ГОСТ 18238 72] Неприпустимі, Нерекомендовані ТИМ хвиля Тематики лінії ... Довідник технічного перекладача
Поперечна електромагнітна хвиля - 14. Поперечна електромагнітна хвиля Т хвиля Ндп. ТИМ хвиля Електромагнітна хвиля, вектори напруженості електричного і магнітного полів якої лежать в площині, перпендикулярній напряму розповсюдження Джерело: ГОСТ 18238 72: Лінії ... ... Словник-довідник термінів нормативно-технічної документації
поперечно-електромагнітна хвиля - skersinė elektromagnetinė banga statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. TEM wave; transverse electromagnetic wave vok. TEM Welle, f; transversalelektromagnetische Welle, f rus. TEM хвиля, f; поперечно електромагнітна хвиля, f pranc. onde ... ... Fizikos terminų žodynas
Поперечна електромагнітна хвиля - 1. Електромагнітна хвиля, вектори напруженості електричного і магнітного полів якої лежать в площині, перпендикулярній напряму розповсюдження Вживається в документі: ГОСТ 18238 72 Лінії передачі надвисоких частот. Терміни та ... ... Телекомунікаційний словник
гібридна електромагнітна хвиля - mišrioji elektromagnetinė banga statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. hybrid electromagnetic wave vok. gemischte elektromagnetische Welle, f rus. гібридна електромагнітна хвиля, f pranc. onde électromagnétique hybride, f ... Radioelektronikos terminų žodynas
- Гелікон (фізика). Джессі Рассел. Ця книга буде виготовлена в відповідності з Вашим замовленням за технологією Print-on-Demand. High Quality Content by WIKIPEDIA articles! Гелікон (грец. Нар. Відмінок. - кільце, ... Детальніше Купити за 998 руб