Концепцията за електромагнитни вълни
Образуване на електромагнитни вълни
Видове електромагнитни лъчения, техните свойства и приложение
Природата на електромагнитната вълна
Електромагнитната вълна е разпределение във времето на променливи (вихрови) електрически и магнитни полета.
Образуване на EMW вълна
Електромагнитните вълни се изучават чрез осцилиращи заряди и е важно скоростта на движение на такива заряди да варира с времето, т.е. те се движат със скорост.
Електромагнитното поле се излъчва по забележим начин, не само когато зарядът се колебае, но и при всяка бърза промяна в скоростта му. Освен това интензитетът на излъчване на вълната е толкова по-голям, колкото по-голямо е ускорението, с което се движи зарядът.
Векторите E и B в електромагнитната вълна са перпендикулярни един на друг и са перпендикулярни на посоката на разпространение на вълната.
Електромагнитната вълна е напречна
Справка по история
Максуел беше дълбоко убеден в реалността на електромагнитните вълни, но не доживя да види тяхното експериментално откритие.
Само 10 години след смъртта му, електромагнитните вълни са били експериментално получени от Херц.
През 1895 г. A.S. Попов демонстрира практическото приложение на EMW за радиокомуникации.
Сега знаем, че цялото пространство около нас е буквално пронизано от електромагнитни вълни с различни честоти.
Електромагнитните вълни с различни честоти се различават една от друга.
Понастоящем всички електромагнитни вълни са разделени по дължина на вълната (и съответно по честота) в шест основни диапазона: радиовълни, инфрачервено лъчение, видимо лъчение, ултравиолетово лъчение, рентгенови лъчи, γ-лъчение
радио вълни
Получава се с помощта на осцилаторни вериги и макроскопични вибратори.
Имоти:
радиовълните с различни честоти и с различна дължина на вълната се поглъщат и отразяват от медиите по различни начини.
проявяват свойствата на дифракция и интерференция.
Приложение: Радиокомуникация, телевизия, радар.
Инфрачервено лъчение (термично)
Излъчен от атоми или молекули на материята. Инфрачервеното лъчение се излъчва от всички тела при всяка температура.
Имоти :
преминава през някои непрозрачни тела, както и през дъжд, мъгла, сняг, мъгла;
произвежда химическо действие (фотобласти);
като се абсорбира от веществото, го нагрява;
невидими;
способни на интерференция и дифракционни явления;
регистрирани чрез термични методи.
Приложение : Уред за нощно виждане, криминалистика, физиотерапия, в индустрията за сушене на продукти, дърва, плодове.
Видимо лъчение
Частта от електромагнитното излъчване, която се възприема 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 тела, в които t0> 1 000 ° C, както и от светещи живачни пари.
Имоти: Висока химическа активност, невидима, голяма проникваща способност, убива микроорганизми, в малки дози има благоприятен ефект върху човешкия организъм (слънчево изгаряне), но в големи дози има отрицателен ефект, променя развитието на клетките, метаболизма.
Приложение: в медицината, в индустрията.
рентгенови лъчи
Те се излъчват при големи ускорения на електроните.
Имоти: интерференция, дифракция на рентгенови лъчи върху кристална решетка, голяма проникваща сила. Облъчването във високи дози причинява лъчева болест.
Приложение: в медицината с цел диагностициране на заболявания на вътрешните органи; в индустрията за контрол на вътрешната структура на различни продукти.
γ лъчение
Източници: атомно ядро (ядрени реакции).
Свойства: Има огромна проникваща способност, има силен биологичен ефект.
Приложение: В медицината, производството (γ-дефектоскопия).
електромагнитното излъчване с честота 50 Hz, което се създава от AC проводници, причинява сънливост, признаци на умора и главоболие при продължително излагане.
За да не се увеличи ефектът от битовите електромагнитни лъчения, експертите препоръчват да не поставяме електрически уреди, работещи в нашите апартаменти, близо един до друг - микровълнова печка, електрическа печка, телевизор, пералня, хладилник, ютия, електрическа кана. Разстоянието между тях трябва да бъде най-малко 1,5-2 м. Леглата ви трябва да бъдат отстранени от телевизора или от хладилника на същото разстояние.
Влиянието на електромагнитното лъчение върху живите организми
радио вълни
инфрачервени
ултравиолетови
Рентгенов
γ лъчение
Въпроси за консолидация
Какво е 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 заключения относно електромагнитните вълни следват от теорията на Максуел?
6. Какви физически величини се променят периодично в електромагнитна вълна?
7. Каква зависимост между дължината на вълната, нейната скорост, периода и честотата на трептения е валидна за електромагнитните вълни?
8. При какво условие вълната ще бъде достатъчно интензивна, за да бъде регистрирана?
Въпроси за консолидация
9. Кога и от кого са били получени за първи път електромагнитните вълни?
10. Дайте примери за приложение на електромагнитни вълни.
11. Подредете във възходящ ред на дължината на вълната електромагнитни вълни с 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 химичен ефект върху фотографски плочи. През 1901 г. Рентген е първият физик, който получава Нобелова награда. Концепцията за еластичен етер доведе до неразрешими противоречия. Електромагнитни вълни - електромагнитни трептения, разпространяващи се в пространството с ограничена скорост.
"Физика на електромагнитните вълни" - Майкъл Фарадей. 1. Какво е електромагнитно поле? =. Урок по физика в учителя от 11 клас - Khatenovskaya E.V. МОУ средно училище № 2 с. Красное. Това създава 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 ЕДС на индукцията в намотка на проводник. 9. 5. Какво устройство трябва да се свърже между източника на променлив ток и крушката? Може ли понижаващ трансформатор да се направи в понижаващ? II. 13. Запишете важното В трансформатора се прилага явлението електромагнитна индукция.
„Електромагнитни вълни” – Завършва Берлинския университет (1880) и е асистент на Г. Хелмхолц. 4.3 Пилотно проучване EMV. Ако разликата в оптичния път. член на намесата. 4.1 Генериране на EMW. Където. Добавен е добре познат принцип. Основният 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/сек. Какво е електромагнитна вълна? Съществуването на електромагнитни вълни е предсказано от Дж. Ще има смущение електромагнитно поле. Учител по физика 9 клас МОУ „Средно училище с. Рефлектор" Леснова Н.П.
"Електромагнитни вълни" - Радиовълни. Радиовълни Инфрачервени ултравиолетови рентгенови лъчи? Как са ориентирани векторите E и B един спрямо друг в електромагнитна вълна? Получава се с помощта на осцилаторни вериги и макроскопични вибратори. рентгенови лъчи. Частта от електромагнитното излъчване, която се възприема от окото.
Общо в темата има 14 презентации
От теорията, създадена от Максуел, можем да заключим, че бързо променящото 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 заключения Максуел също така определи, че електромагнитните вълни трябва да се разпространяват във вакуум със скорост от 300 000 km / s, тоест със скоростта на светлината (скоростта на светлината, както е известно, е измерена много преди това).
Вече знаете, че при механичните вълни, например при звуковите вълни, енергията се прехвърля от една частица на средата към друга. В този случай частиците влизат в осцилаторно движение, т.е. тяхното изместване от равновесното положение се променя периодично. Предаването на звук изисква материална среда.
Поради факта, че електромагнитните вълни се разпространяват в материя и във вакуум, възниква въпросът: какво трепти в електромагнитната вълна, т.е. физически величинипериодично се променя в него?
- Електромагнитната вълна е система от редуващи се електрически и магнитни полета, които се генерират взаимно и се разпространяват в пространството
Припомнете си, че количествената характеристика на магнитното поле е векторът на магнитната индукция B.
Основната количествена характеристика електрическо полеслужи като векторна величина, наречена сила на електрическото поле, която се обозначава със символа E. Силата на електрическото поле E във всяка точка е равна на съотношението на силата F, с която полето действа върху положителен точков заряд, поставен в тази точка до 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 силата на електрическото поле E се променят съответно.
При електромагнитна вълна векторите B и E периодично се променят по големина и посока, т.е. те осцилират.
Ориз. 135. Модел на електромагнитна вълна: E - сила на електрическото поле, B - индукция на магнитно поле; c - скорост на вълната
Фигура 135 показва едновременно вектора на силата на електрическото поле E и вектора на индукция на магнитно поле B на електромагнитна вълна. Това е сякаш „моментна снимка“ на вълна, разпространяваща се по посока на оста Z. Равнината, прокарана през векторите B и E във всяка точка, е перпендикулярна на посоката на разпространение на вълната, което показва напречността на вълна.
За време, равно на периода на трептене, вълната ще се движи по оста Z за разстояние, равно на дължината на вълната. За електромагнитните вълни са валидни същите съотношения между дължината на вълната λ, нейната скорост c, периода T и честотата v на трептенията като за механичните вълни:
Максуел не само научно обоснова възможността за съществуване на електромагнитни вълни, но също така посочи, че за да се създаде интензивна електромагнитна вълна, която може да бъде регистрирана от устройства на определено разстояние от източника, е необходимо колебанията на векторите E и B се появяват при достатъчно висока честота (от порядъка на 100 000 трептения в секунда или повече).
Хайнрих Херц (1857-1894)
Немски физик, един от основателите на електродинамиката. Експериментално доказано 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 показани на фигура 136.
Ориз. 136. Скала на електромагнитните вълни
Границите на диапазоните са много условни, следователно, както се вижда от фигурата, в повечето случаи съседните диапазони донякъде се припокриват.
Електромагнитните вълни с различни честоти се различават една от друга по сила на проникване, 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, тоест 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. Необходим е и за процеса на фотосинтеза в растенията, в резултат на което се отделя кислород, който е необходим за дишането на живите организми.
Излагането на човека на ултравиолетово лъчение (което причинява слънчево изгаряне) до голяма степен се определя от интензивността и продължителността на излагането. В приемливи дози повишава устойчивостта на човешкото тяло 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 и пластмасови), тъй като стъклото абсорбира значителна част от ултравиолетовите лъчи.
Вие също сте запознати с рентгеновите лъчи, по-специално с широкото им приложение в медицината - всеки от вас вероятно си е правил флуорографско изследване или рентгеново изследване. Но твърде високите дози или честите рентгенови изследвания могат да причинят сериозно заболяване.
Производството на електромагнитни вълни е от голямо научно и практическо значение. Това може да се види на примера само на един диапазон - радиовълни, използвани за телевизионни и радио комуникации, в радарите (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 физически величини се променят периодично в електромагнитна вълна?
- Какви съотношения между дължината на вълната, нейната скорост, периода и честотата на трептения са валидни за електромагнитните вълни?
- При какви условия вълната ще бъде достатъчно силна, за да бъде открита?
- Кога и от кого са били получени за първи път електромагнитните вълни?
- Дайте примери за прилагането на различни обхвати на електромагнитни вълни и тяхното въздействие върху живите организми.
Упражнение
- На каква честота корабите предават сигнал за бедствие SOS, ако според международното споразумение дължината на радиовълната е 600 m?
- Радиосигнал, изпратен от Земята до 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, по който се измерва дълбочината на морето с помощта на ехолокация (виж § 30).
- Възможно ли е да се измери разстоянието между Земята и Луната с помощта на звукови или ултразвукови вълни? Обосновете отговора.
В тази статия бяха разгледани въпроси като концепцията за вълните, електромагнитните вълни и тяхното експериментално откриване, свойствата на електромагнитните вълни, 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 Дж. К. Максуел. Известно е, че електричествогенерира магнитно поле (експеримент на Ерстед), променящото 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 заключението, че във вакуума и диелектриците 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 електрическото и магнитното поле. Според Максуел: променливото магнитно поле генерира вихров електрически (феноменът на електромагнитната индукция), а променливото електрическо поле генерира вихрово магнитно (магнитоелектрическа индукция). В резултат на това в съседните области на космоса възниква едно единствено електромагнитно поле.
Според Максуел:
Електромагнитната вълна е напречна, тъй като векторите на електрическото поле и 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, тази вълна носи енергия;
Електромагнитните вълни, подобно на други вълни, носят енергия. Тази енергия се съдържа в разпространяващите се електрически и магнитни полета;
Електромагнитната вълна трябва да има инерция и следователно да оказва натиск върху телата.
За първи път експерименти с електромагнитни вълни са проведени през 1888 г. от Г. Херц. С помощта на искрова междина и подобен на нея приемник той приема и регистрира електромагнитни вълни, открива тяхното отражение и пречупване. По-нататъшни изследвания на електромагнитните вълни показват, че те имат способността да изпитват отражение, пречупване, дифракция, интерференция и поляризация.
Заслугата за практическото използване на електромагнитните вълни в радиокомуникациите принадлежи на руския физик A.S. Попов.
Значението на теорията на Максуел:
1. Максуел показа, че електромагнитното поле е комбинация от взаимосвързани електрически и магнитни полета.
2. Предсказано съществуването на електромагнитни вълни, разпространяващи се от точка до точка с крайна скорост.
3. Той показа, че светлинните вълни са електромагнитни вълни и по своята физическа природа не се различават от другите електромагнитни вълни - радиовълни, инфрачервени, ултравиолетови, рентгенови и гама лъчения.
4. Свързани заедно електричество, магнетизъм и оптика.
