Понятие за електромагнитни вълни
Генериране на електромагнитни вълни
Видове електромагнитни лъчения, техните свойства и приложение
Същност на електромагнитната вълна
Електромагнитната вълна е разпространението на променливи (вихрови) електрически и магнитни полета в пространството във времето.
Образуване на електромагнитни вълни
Електромагнитните вълни се изучават чрез осцилиращи заряди и е важно скоростта на движение на такива заряди да се променя с времето, т.е. те се движат с ускорение.
Електромагнитното поле се излъчва по забележим начин не само когато зарядът осцилира, но и по време на всяка бърза промяна в неговата скорост. Освен това, колкото по-голямо е ускорението, с което се движи зарядът, толкова по-голям е интензитетът на вълновото излъчване.
Векторите E и B в електромагнитна вълна са перпендикулярни един на друг и перпендикулярни на посоката на разпространение на вълната.
Електромагнитната вълна е напречна
Историческа справка
Максуел бил дълбоко убеден в реалността на електромагнитните вълни, но не доживял да види тяхното експериментално откритие.
Само 10 години след смъртта му електромагнитните вълни са получени експериментално от Херц.
През 1895 г. A.S. Попов демонстрира практическото приложение на електромагнитните вълни за радиовръзки.
Сега знаем, че цялото пространство около нас е буквално пронизано от електромагнитни вълни с различни честоти.
Електромагнитните вълни с различни честоти са различни една от друга.
Понастоящем всички електромагнитни вълни са разделени по дължина на вълната (и съответно по честота) на шест основни диапазона: радиовълни, инфрачервено лъчение, видимо лъчение, ултравиолетово лъчение, рентгенови лъчи, γ-лъчение
Радио вълни
Те се получават с помощта на осцилаторни вериги и макроскопични вибратори.
Имоти:
Радиовълните с различни честоти и с различна дължина на вълната се абсорбират и отразяват по различен начин от медиите.
проявяват свойства на дифракция и интерференция.
Приложение: Радиокомуникации, телевизия, радар.
Инфрачервено лъчение (топлинно)
Излъчва се от атоми или молекули на вещество. Инфрачервеното лъчение се излъчва от всички тела при всякакви температури.
Имоти :
преминава през някои непрозрачни тела, както и през дъжд, мъгла, сняг, мъгла;
произвежда химичен ефект (фотогластинки);
като се абсорбира от дадено вещество, то го нагрява;
невидим;
способни на интерференция и дифракционни явления;
записани чрез термични методи.
Приложение : Уред за нощно виждане, криминалистика, физиотерапия, в промишлеността за сушене на продукти, дървесина, плодове.
Видима радиация
Частта от електромагнитното излъчване, възприемано от окото.
Имоти:
отражение,
пречупване,
засяга окото
способен на дисперсия,
намеса,
дифракция.
Ултравиолетова радиация
Източници: газоразрядни лампи с кварцови тръби. Излъчва се от всички твърди вещества с t0> 1 000°C, както и от светещите живачни пари.
Имоти: Висока химична активност, невидим, висока проникваща способност, убива микроорганизми, в малки дози има благоприятен ефект върху човешкия организъм (тен), но в големи дози има отрицателен ефект, променя развитието на клетките, метаболизма.
Приложение: в медицината, в индустрията.
рентгенови лъчи
Излъчва се при високи ускорения на електрони.
Имоти: интерференция, рентгенова дифракция върху кристална решетка, висока проникваща способност. Облъчването в големи дози причинява лъчева болест.
Приложение: в медицината с цел диагностика на заболявания на вътрешните органи; в индустрията за контрол на вътрешната структура на различни продукти.
γ радиация
Източници: атомно ядро (ядрени реакции).
Свойства: Има огромна проникваща способност и силно биологично действие.
Приложение: В медицината, производството (γ-дефектоскопия).
електромагнитно излъчване с честота 50 Hz, което се създава от AC проводници, при продължително излагане причинява сънливост, признаци на умора и главоболие.
За да не се увеличи ефектът от битовото електромагнитно излъчване, експертите препоръчват да не поставяме електрически уреди, работещи в нашите апартаменти, близо един до друг - микровълнова печка, електрическа печка, телевизор, пералня, хладилник, ютия, ел. чайник. Разстоянието между тях трябва да бъде най-малко 1,5-2 м. Леглата ви трябва да са на същото разстояние от телевизора или хладилника.
Влиянието на електромагнитното излъчване върху живите организми
Радио вълни
Инфрачервена връзка
ултравиолетово
Рентгенов
γ радиация
Въпроси за консолидация
Какво се нарича електромагнитна вълна?
Какъв е източникът на електромагнитна вълна?
Как са ориентирани векторите E и B един спрямо друг в електромагнитна вълна?
Каква е скоростта на разпространение на електромагнитните вълни във въздуха?
Въпроси за консолидация
5. Какви изводи относно електромагнитните вълни следват от теорията на Максуел?
6. Какви физични величини се променят периодично в електромагнитна вълна?
7. Какви зависимости между дължината на вълната, нейната скорост, период и честота на трептенията са валидни за електромагнитните вълни?
8. При какви условия вълната ще бъде достатъчно интензивна, за да бъде открита?
Въпроси за консолидация
9. Кога и от кого са получени за първи път електромагнитните вълни?
10. Дайте примери за приложението на електромагнитните вълни.
11. Подредете по реда на увеличаване на дължината на вълната електромагнитните вълни от различно естество: 1) инфрачервено лъчение; 2) рентгеново лъчение; 3) радиовълни; 4) γ-вълни.
“Електромагнитни вълни и техните свойства” - Къси вълни. Електромагнитни вълни. Радио вълни. Произвежда химически ефект върху фотографските плаки. През 1901 г. Рентген е първият физик, получил Нобелова награда. Концепцията за еластичния етер доведе до неразрешими противоречия. Електромагнитните вълни са електромагнитни трептения, разпространяващи се в пространството с ограничена скорост.
"Физика на електромагнитните вълни" - Майкъл Фарадей. 1. Какво е електромагнитно поле? =. Урок по физика в учител от 11 клас - Хатеновская Е.В. Общинска образователна институция СОУ № 2 в село Красное. Така възниква електромагнитно поле. . Променливото магнитно поле създава променливо електрическо поле и обратно. Максуел изрази законите на електричеството магнитно полепод формата на система от 4 диференциални уравнения.
„Трансформатор“ - Урокът използва цифров образователни ресурсиот http://school-collection.edu.ru. От какво и как зависи индуцираната ЕДС в намотка от проводник? 9. 5. Какво устройство трябва да се свърже между източника на променлив ток и електрическата крушка? Възможно ли е да се преобразува повишаващ трансформатор в понижаващ трансформатор? II. 13. Запишете важното. Трансформаторът използва явлението електромагнитна индукция.
“Електромагнитни вълни” - Завършва Берлинския университет (1880) и е асистент на Г. Хелмхолц. 4.3 Експериментално изследване EMV. Ако разликата в оптичния път. Термин на намесата. 4.1 Генериране на електромагнитни вълни. Където. Добавено към добре познатия принцип. Основен максимум съответстващ. Фигура 7.7.
“Електромагнитно поле” - Свойства на електромагнитните вълни: Скоростта на електромагнитните вълни във вакуум се обозначава с латинската буква c: c? 300 000 км/с. Какво е електромагнитна вълна? Съществуването на електромагнитни вълни е предсказано от J. Ще има смущение електромагнитно поле. 9 клас Учител по физика, СОУ „СОУ” Рефлектор“ Леснова Н.П.
“Електромагнитни вълни” - Радиовълни. Радиовълни Инфрачервено ултравиолетово рентгеново лъчение. Как са ориентирани векторите E и B един спрямо друг в електромагнитна вълна? Те се получават с помощта на осцилаторни вериги и макроскопични вибратори. рентгенови лъчи. Частта от електромагнитното излъчване, възприемано от окото.
В темата има общо 14 презентации
От теорията, създадена от Максуел, можем да заключим, че бързо променящо се електромагнитно поле трябва да се разпространява в пространството под формата на напречни вълни. Освен това тези вълни могат да съществуват не само в материя, но и във вакуум. Въз основа единствено на теоретични изводи Максуел също установи, че електромагнитните вълни трябва да се разпространяват във вакуум със скорост 300 000 km/s, т.е. със скоростта на светлината (скоростта на светлината, както е известно, е измерена много преди това).
Вече знаете, че при механичните вълни, например при звуковите, енергията се пренася от една частица на средата към друга. В този случай частиците влизат в колебателно движение, т.е. тяхното изместване от равновесното положение се променя периодично. За предаване на звук е необходим материален носител.
Поради факта, че електромагнитните вълни се разпространяват в материя и във вакуум, възниква въпросът: какво трепти в електромагнитна вълна, т.е. физични величинипериодично ли го сменят?
- Електромагнитната вълна е система от променливи електрически и магнитни полета, които се генерират взаимно и се разпространяват в пространството
Нека си припомним, че количествена характеристика на магнитното поле е векторът на магнитната индукция B.
Основната количествена характеристика електрическо полее векторна величина, наречена напрегнатост на електрическото поле, която се обозначава със символа E. Напрегнатостта на електрическото поле E във всяка точка е равна на отношението на силата F, с която полето действа върху точков положителен заряд, поставен в тази точка, към стойността на този заряд q.
Когато казват, че магнитното и електрическото поле се променят, това означава, че векторът на индукция на магнитното поле B и векторът на напрегнатост на електрическото поле E се променят съответно.
В електромагнитната вълна векторите B и E периодично се променят по големина и посока, т.е. те осцилират.
Ориз. 135. Модел на електромагнитна вълна: E - напрегнатост на електрическото поле, B - индукция на магнитното поле; c - скорост на вълната
Фигура 135 показва вектора на напрегнатост на електрическото поле E и вектора на индукция на магнитното поле B на електромагнитна вълна в един и същи момент от време. Това е като „моментна снимка“ на вълна, разпространяваща се по посока на оста Z. Равнината, начертана през вектори B и E във всяка точка, е перпендикулярна на посоката на разпространение на вълната, което показва напречността на вълната.
За време, равно на периода на трептене, вълната ще се премести по оста Z на разстояние, равно на дължината на вълната. За електромагнитните вълни са валидни същите зависимости между дължината на вълната λ, нейната скорост c, периода T и честотата на трептене v, както за механичните вълни:
Максуел не само научно обоснова възможността за съществуването на електромагнитни вълни, но също така посочи, че за да се създаде интензивна електромагнитна вълна, която може да бъде регистрирана от инструменти на известно разстояние от източника, е необходимо трептенията на векторите E и B възникват с достатъчно висока честота (около 100 000 трептения в секунда или повече).
Хайнрих Херц (1857-1894)
Немски физик, един от основателите на електродинамиката. Експериментално доказа съществуването на електромагнитни вълни
През 1888 г. немският учен Хайнрих Херц успява да получи и регистрира електромагнитни вълни. В резултат на експериментите на Херц бяха открити и всички свойства на електромагнитните вълни, теоретично предсказани от Максуел.
Цялото пространство около нас е буквално пронизано от електромагнитни вълни с различни честоти. Понастоящем всички електромагнитни вълни са разделени по дължина на вълната (и съответно по честота) на шест основни диапазона, които са представени на фигура 136.
Ориз. 136. Скала за електромагнитни вълни
Границите на диапазоните са много произволни, следователно, както може да се види от фигурата, в повечето случаи съседните диапазони донякъде се припокриват.
Електромагнитните вълни с различни честоти се различават една от друга по проникваща способност, скорост на разпространение в материята, видимост, цвят и някои други свойства.
Те могат да имат както положителни, така и отрицателни ефекти върху живите организми. Например инфрачервеното, т.е. топлинното излъчване играе решаваща роля за поддържането на живота на Земята, тъй като хората, животните и растенията могат да съществуват и функционират нормално само при определени температури.
Видимата светлина ни дава информация за света около нас и способността да се ориентираме в пространството. Също така е необходим за процеса на фотосинтеза в растенията, което води до освобождаване на кислород, необходим за дишането на живите организми.
Ефектът върху хората от ултравиолетовото лъчение (което причинява тен) до голяма степен се определя от интензивността и продължителността на експозицията. В приемливи дози повишава устойчивостта на човешкия организъм към различни заболявания, по-специално инфекциозни. Превишаването на допустимата доза може да причини изгаряния на кожата, развитие на рак, отслабване на имунитета и увреждане на ретината. Очите могат да бъдат защитени със стъклени очила (както тъмни, така и прозрачни, но не пластмасови), тъй като стъклото абсорбира значителна част от ултравиолетовите лъчи.
Вие също сте запознати с рентгеновото лъчение, по-специално с широкото му приложение в медицината - всеки от вас вероятно е бил на флуорографско изследване или рентгенова снимка. Но твърде големи дози или чести прегледи с рентгенови лъчиможе да причини сериозно заболяване.
Производството на електромагнитни вълни е от голямо научно и практическо значение. Това може да се види на примера само на един диапазон - радиовълните, използвани за телевизионни и радиокомуникации, в радара (т.е. за откриване на обекти и измерване на разстоянието до тях), в радиоастрономията и други области на дейност.
Въпроси
- Какви изводи за електромагнитните вълни могат да се направят от теорията на Максуел?
- Какви физични величини се променят периодично в електромагнитна вълна?
- Какви връзки между дължината на вълната, нейната скорост, период и честота на трептене са валидни за електромагнитните вълни?
- При какви условия вълната ще бъде достатъчно интензивна, за да бъде открита?
- Кога и от кого са получени за първи път електромагнитните вълни?
- Дайте примери за използването на различни диапазони електромагнитни вълни и тяхното въздействие върху живите организми.
Упражнение
- На каква честота корабите предават сигнала за бедствие SOS, ако според международното споразумение дължината на радио вълната трябва да бъде 600 m?
- Радиосигнал, изпратен от Земята към Луната, може да отскочи от повърхността на Луната и да се върне на Земята. Предложете начин за измерване на разстоянието между Земята и Луната с помощта на радиосигнал.
Забележка:проблемът се решава по същия метод като измерването на дълбочината на морето с помощта на ехолокация (вижте § 30).
- Възможно ли е да се измери разстоянието между Земята и Луната с помощта на звукова или ултразвукова вълна? Обосновете отговора си.
В тази работа бяха разгледани въпроси като концепцията за вълните, електромагнитните вълни и тяхното експериментално откриване, свойствата на електромагнитните вълни и мащаба на електромагнитните вълни.
Електромагнитните вълни са процес на разпространение на електромагнитно поле в пространството.
Съществуването на електромагнитни вълни е теоретично предсказано от английския физик J.C. Maxwell. Известно е, че електричествогенерира магнитно поле (експеримент на Ерстед), променящо се магнитно поле генерира електрически ток (експеримент на Фарадей). Имайки предвид тези експериментални факти, английски физикМаксуел създава теорията за електромагнитните вълни. Въз основа на своите уравнения той стига до извода, че във вакуум и диелектрици произволните смущения на електромагнитното поле се разпространяват под формата на електромагнитна вълна.
По този начин ускореното движение електрически зарядиводи до появата на електромагнитни вълни - взаимосвързани промени в електрическите и магнитните полета. Според Максуел: променливото магнитно поле генерира вихрово електрическо поле (явлението електромагнитна индукция), а променливото електрическо поле генерира вихрово магнитно поле (магнитоелектрична индукция). В резултат на това в съседни области на пространството се появява едно електромагнитно поле.
Според Максуел:
Електромагнитната вълна е напречна, тъй като векторите на напрегнатост на електрическото поле и напрегнатост на магнитното поле са перпендикулярни един на друг и лежат в равнина, перпендикулярна на посоката на разпространение на вълната, тяхната скорост на разпространение във вакуум е приблизително 300 000 km/s, това вълна носи енергия;
Електромагнитните вълни, както и другите вълни, носят енергия. Тази енергия се съдържа в разпространяващи се електрически и магнитни полета;
Електромагнитната вълна трябва да има инерция и следователно да упражнява натиск върху телата.
Първите експерименти с електромагнитни вълни са извършени през 1888 г. от Г. Херц. Използвайки искров разрядник и подобен приемник, той получава и записва електромагнитни вълни, открива тяхното отражение и пречупване. Допълнителни изследвания на електромагнитните вълни показват, че те имат способността да изпитват отражение, пречупване, дифракция, смущения и поляризация.
Заслугите за практическото използване на електромагнитните вълни в радиокомуникациите принадлежат на руския физик А.С. Попов.
Значението на теорията на Максуел:
1. Максуел показа, че електромагнитното поле е набор от взаимосвързани електрически и магнитни полета.
2. Предсказал съществуването на електромагнитни вълни, разпространяващи се от точка до точка с крайна скорост.
3. Показа, че светлинните вълни са електромагнитни вълни и по своята физическа природа не се различават от другите електромагнитни вълни - радиовълни, инфрачервени, ултравиолетови, рентгенови лъчи и гама лъчение.
4. Свързани заедно електричество, магнетизъм и оптика.
