Pojam elektromagnetskih valova
Nastanak elektromagnetskih valova
Vrste elektromagnetskog zračenja, njihova svojstva i primjena
Priroda elektromagnetskog vala
Elektromagnetski val je vremenski raspored promjenljivih (vrtložnih) električnih i magnetskih polja u prostoru.
Formiranje EMW vala
Elektromagnetske valove proučavaju oscilirajući naboji, a bitno je da brzina kretanja takvih naboja varira s vremenom, tj. kreću se brzinom.
Elektromagnetsko polje zrači na primjetan način, ne samo kada naboj fluktuira, već i sa svakom brzom promjenom njegove brzine. Štoviše, intenzitet zračenja vala je to veći što je veća akceleracija kojom se naboj giba.
Vektori E i B u elektromagnetskom valu međusobno su okomiti i okomiti su na smjer širenja vala.
Elektromagnetski val je transverzalni
Referenca povijesti
Maxwell je bio duboko uvjeren u stvarnost elektromagnetskih valova, ali nije doživio njihovo eksperimentalno otkriće.
Samo 10 godina nakon njegove smrti, Hertz je eksperimentalno dobio elektromagnetske valove.
Godine 1895. A.S. Popov demonstrirao je praktičnu primjenu EMW za radiokomunikacije.
Sada znamo da je sav prostor oko nas doslovno prožet elektromagnetskim valovima različitih frekvencija.
Elektromagnetski valovi različitih frekvencija međusobno se razlikuju.
Trenutno su svi elektromagnetski valovi podijeljeni po valnoj duljini (i, sukladno tome, po frekvenciji) u šest glavnih raspona: radiovalovi, infracrveno zračenje, vidljivo zračenje, ultraljubičasto zračenje, x-zrake, γ-zračenje
Radio valovi
Dobiva se uporabom oscilatornih krugova i makroskopskih vibratora.
Svojstva:
radio valove različitih frekvencija i različitih valnih duljina mediji apsorbiraju i reflektiraju na različite načine.
pokazuju svojstva difrakcije i interferencije.
Primjena: Radio veze, televizija, radar.
Infracrveno zračenje (toplinsko)
Zrače atomi ili molekule materije. Infracrveno zračenje emitiraju sva tijela na bilo kojoj temperaturi.
Svojstva :
prolazi kroz neka neprozirna tijela, kao i kroz kišu, izmaglicu, snijeg, maglu;
proizvodi kemijsko djelovanje (fotoblasti);
kada ga tvar apsorbira, zagrijava je;
nevidljiv;
sposoban za pojavu smetnji i difrakcije;
registrirani toplinskim metodama.
Primjena : Uređaj za noćno gledanje, forenzika, fizioterapija, u industriji za sušenje proizvoda, drvo, voće.
Vidljivo zračenje
Dio elektromagnetskog zračenja koji percipira oko.
Svojstva:
odraz,
refrakcija,
utječe na oko
sposoban za disperziju,
smetnje,
difrakcija.
Ultraljubičasto zračenje
Izvori: plinske žarulje s kvarcnim cijevima. Zrače ga sve čvrste tvari, u kojima je t0> 1 000 °C, kao i svjetleća živina para.
Svojstva: Visoka kemijska aktivnost, nevidljiva, velika moć prodiranja, ubija mikroorganizme, u malim dozama blagotvorno djeluje na ljudski organizam (sunčane opekline), ali u velikim dozama ima negativan učinak, mijenja razvoj stanica, metabolizam.
Primjena: u medicini, u industriji.
X-zrake
Emitiraju se pri velikim ubrzanjima elektrona.
Svojstva: interferencija, difrakcija x-zraka na kristalnoj rešetki, velika prodorna moć. Zračenje u velikim dozama uzrokuje radijacijsku bolest.
Primjena: u medicini u svrhu dijagnosticiranja bolesti unutarnjih organa; u industriji za kontrolu unutarnje strukture raznih proizvoda.
γ zračenje
Izvori: atomska jezgra (nuklearne reakcije).
Svojstva: Ima veliku moć prodiranja, ima jak biološki učinak.
Primjena: U medicini, proizvodnja (γ-defektoskopija).
elektromagnetsko zračenje frekvencije 50 Hz, koje stvaraju izmjenične žice, kod dulje izloženosti uzrokuje pospanost, znakove umora i glavobolju.
Kako se ne bi povećao učinak elektromagnetskog zračenja u kućanstvu, stručnjaci preporučuju da se električni uređaji koji rade u našim stanovima ne postavljaju blizu jedan drugom - mikrovalna pećnica, električni štednjak, TV, perilica rublja, hladnjak, glačalo, kuhalo za vodu. Udaljenost između njih trebala bi biti najmanje 1,5-2 m. Vaši kreveti trebaju biti uklonjeni s TV-a ili iz hladnjaka na istoj udaljenosti.
Utjecaj elektromagnetskog zračenja na žive organizme
Radio valovi
infracrveni
ultraljubičasto
rendgenski snimak
γ zračenje
Pitanja za konsolidaciju
Što je elektromagnetski val?
Što je izvor elektromagnetskog vala?
Kako su vektori E i B usmjereni jedan u odnosu na drugi u elektromagnetskom valu?
Kolika je brzina širenja elektromagnetskih valova u zraku?
Pitanja za konsolidaciju
5. Koji zaključci o elektromagnetskim valovima proizlaze iz Maxwellove teorije?
6. Koje se fizikalne veličine periodički mijenjaju u elektromagnetskom valu?
7. Kakav odnos između valne duljine, njezine brzine, perioda i frekvencije oscilacija vrijedi za elektromagnetske valove?
8. Pod kojim će uvjetom val biti dovoljno intenzivan da se registrira?
Pitanja za konsolidaciju
9. Kada su i tko prvi put primio elektromagnetske valove?
10. Navedite primjere primjene elektromagnetskih valova.
11. Poredajte uzlaznim redoslijedom valnih duljina elektromagnetskih valova različite prirode: 1) infracrveno zračenje; 2) rendgensko zračenje; 3) radio valovi; 4) γ-valovi.
"Elektromagnetski valovi i njihova svojstva" - Kratki valovi. Elektromagnetski valovi. Radio valovi. Proizvodi kemijski učinak na fotografske ploče. Godine 1901. Roentgen je bio prvi fizičar koji je dobio Nobelova nagrada. Koncept elastičnog etera doveo je do nerazrješivih proturječja. Elektromagnetski valovi - elektromagnetske oscilacije koje se šire u prostoru konačnom brzinom.
"Fizika elektromagnetskih valova" - Michael Faraday. 1. Što je elektromagnetsko polje? =. Lekcija fizike u učiteljici 11. razreda - Khatenovskaya E.V. MOU srednja škola broj 2 s. Krasnoe. Ovo stvara elektromagnetsko polje. . Izmjenično magnetsko polje stvara izmjenično električno polje i obrnuto. Maxwell je izrazio zakone elektriciteta magnetsko polje u obliku sustava od 4 diferencijalne jednadžbe.
"Transformator" - Lekcija koristi digitalni obrazovni resursi sa http://school-collection.edu.ru. O čemu i kako ovisi EMF indukcije u zavojnici vodiča. 9. 5. Koji uređaj treba spojiti između izvora izmjenične struje i žarulje? Može li se transformator za pojačavanje napraviti u transformator za povećanje? II. 13. Napiši bitne Pojava elektromagnetske indukcije primjenjuje se u transformatoru.
"Elektromagnetski valovi" - Diplomirao na Sveučilištu u Berlinu (1880.) i bio asistent G. Helmholtza. 4.3 Pilot studija EMV. Ako razlika optičkog puta. smetnja član. 4.1 EMW generacija. Gdje. Dodan dobro poznati princip. Glavni maksimum odgovarajući. Slika 7.7.
„Elektromagnetsko polje“ – Svojstva elektromagnetskih valova: Brzina elektromagnetskih valova u vakuumu označava se latiničnim slovom c: c? 300 000 km/s. Što je elektromagnetski val? Postojanje elektromagnetskih valova predvidio je J. Doći će do poremećaja elektromagnetsko polje. Razred 9 Učitelj fizike MOU "Srednja škola sa. Reflektor" Lesnova N.P.
"Elektromagnetski valovi" - Radio valovi. Radio valovi Infracrveno Ultraljubičasto X-zrake? Kako su vektori E i B usmjereni jedan u odnosu na drugi u elektromagnetskom valu? Dobiva se uporabom oscilatornih krugova i makroskopskih vibratora. X-zrake. Dio elektromagnetskog zračenja koji percipira oko.
U temi je ukupno 14 prezentacija
Iz teorije koju je stvorio Maxwell možemo zaključiti da bi se elektromagnetsko polje koje se brzo mijenja trebalo širiti prostorom u obliku transverzalnih valova. Štoviše, ti valovi mogu postojati ne samo u materiji, već iu vakuumu. Na temelju isključivo teorijskih zaključaka, Maxwell je također utvrdio da bi se elektromagnetski valovi trebali širiti u vakuumu brzinom od 300 000 km/s, odnosno brzinom svjetlosti (brzina svjetlosti, kao što je poznato, izmjerena je puno prije toga).
Već znate da se kod mehaničkih valova, primjerice kod zvučnih valova, energija prenosi s jedne čestice medija na drugu. U tom slučaju čestice dolaze u oscilatorno gibanje, tj. njihov pomak od ravnotežnog položaja se periodički mijenja. Prijenos zvuka zahtijeva materijalni medij.
S obzirom na to da se elektromagnetski valovi šire u tvari i vakuumu, postavlja se pitanje što oscilira u elektromagnetskom valu, tj. fizikalne veličine povremeno mijenjati u njemu?
- Elektromagnetski val je sustav izmjeničnih električnih i magnetskih polja koja stvaraju jedno drugo i šire se u prostoru
Podsjetimo se da je kvantitativna karakteristika magnetskog polja vektor magnetske indukcije B.
Glavna kvantitativna karakteristika električno polje služi kao vektorska veličina koja se naziva jakost električnog polja, a označava se simbolom E. Jakost električnog polja E u bilo kojoj točki jednaka je omjeru sile F kojom polje djeluje na pozitivan točkasti naboj smješten u toj točki na vrijednost ovog naboja q.
Kad kažu da se mijenjaju magnetsko i električno polje, to znači da se mijenjaju vektor indukcije magnetskog polja B i vektor jakosti električnog polja E.
U elektromagnetskom valu vektori B i E periodički mijenjaju veličinu i smjer, tj. osciliraju.
Riža. 135. Model elektromagnetskog vala: E - jakost električnog polja, B - indukcija magnetskog polja; c - brzina vala
Na slici 135 prikazani su istovremeno vektor jakosti električnog polja E i vektor indukcije magnetskog polja B elektromagnetskog vala. To je, takoreći, "snimka" vala koji se širi u smjeru osi Z. Ravnina povučena kroz vektore B i E u bilo kojoj točki je okomita na smjer širenja vala, što ukazuje na poprečnost osi Z. val.
Za vrijeme jednako periodi titranja, val će se pomaknuti duž Z osi za udaljenost jednaku valnoj duljini. Za elektromagnetske valove vrijede isti odnosi između valne duljine λ, njegove brzine c, perioda T i frekvencije oscilacija v kao i za mehaničke valove:
Maxwell ne samo da je znanstveno potkrijepio mogućnost postojanja elektromagnetskih valova, već je također ukazao da je za stvaranje intenzivnog elektromagnetskog vala koji bi mogli registrirati uređaji na određenoj udaljenosti od izvora potrebno da oscilacije vektora E i B javljaju se na dovoljno visokoj frekvenciji (reda od 100 000 oscilacija u sekundi ili više).
Heinrich Hertz (1857.-1894.)
Njemački fizičar, jedan od utemeljitelja elektrodinamike. Eksperimentalno dokazano postojanje elektromagnetskih valova
Godine 1888. njemački znanstvenik Heinrich Hertz uspio je dobiti i registrirati elektromagnetske valove. Kao rezultat Hertzovih pokusa otkrivena su i sva svojstva elektromagnetskih valova koje je teorijski predvidio Maxwell.
Sav prostor oko nas doslovno je prožet elektromagnetskim valovima različitih frekvencija. Trenutno su svi elektromagnetski valovi podijeljeni prema valnoj duljini (i, sukladno tome, prema frekvenciji) u šest glavnih raspona, koji su prikazani na slici 136.
Riža. 136. Skala elektromagnetskih valova
Granice raspona vrlo su uvjetne, stoga, kao što se može vidjeti na slici, u većini slučajeva susjedni rasponi se donekle preklapaju.
Elektromagnetski valovi različitih frekvencija međusobno se razlikuju po prodornosti, brzini širenja u tvari, vidljivosti, boji i nekim drugim svojstvima.
Mogu imati i pozitivne i negativne učinke na žive organizme. Primjerice, infracrveno, odnosno toplinsko zračenje ima odlučujuću ulogu u održavanju života na Zemlji, budući da ljudi, životinje i biljke mogu normalno postojati i funkcionirati samo pri određenim temperaturama.
Vidljivo svjetlo daje nam informacije o svijetu oko nas i sposobnost snalaženja u prostoru. Neophodan je i za proces fotosinteze u biljkama, pri čemu se oslobađa kisik neophodan za disanje živih organizama.
Izloženost ljudi ultraljubičastom zračenju (koje uzrokuje opekline) uvelike je određena intenzitetom i trajanjem izloženosti. U prihvatljivim dozama povećava otpornost ljudskog tijela na razne bolesti, posebno zarazne. Prekoračenje dopuštene doze može uzrokovati opekline kože, razvoj raka, oslabljen imunitet i oštećenje mrežnice. Oči se mogu zaštititi staklenim naočalama (i tamnim i prozirnim, ali ne plastičnim), jer staklo upija značajan dio ultraljubičastih zraka.
Također ste upoznati s rendgenskim zrakama, posebice s njegovom širokom primjenom u medicini - vjerojatno je svatko od vas radio fluorografski pregled ili rendgensko snimanje. Ali previsoke doze ili česti rendgenski pregledi mogu uzrokovati ozbiljne bolesti.
Proizvodnja elektromagnetskih valova ima veliki znanstveni i praktični značaj. To se može vidjeti na primjeru samo jednog raspona - radio valova koji se koriste za televizijske i radio komunikacije, u radaru (tj. za otkrivanje objekata i mjerenje udaljenosti do njih), u radioastronomiji i drugim područjima djelatnosti.
Pitanja
- Koji se zaključci o elektromagnetskim valovima mogu izvući iz Maxwellove teorije?
- Koje se fizikalne veličine periodički mijenjaju u elektromagnetskom valu?
- Kakvi odnosi između valne duljine, njezine brzine, perioda i frekvencije oscilacija vrijede za elektromagnetske valove?
- Pod kojim će uvjetima val biti dovoljno jak da se detektira?
- Kada i tko je prvi put primio elektromagnetske valove?
- Navedite primjere primjene različitih raspona elektromagnetskih valova i njihov utjecaj na žive organizme.
Vježba
- Na kojoj frekvenciji brodovi odašilju SOS signal za pogibelj ako je prema međunarodnom ugovoru duljina radio vala 600 m?
- Radio signal poslan sa Zemlje na Mjesec može se odbiti od površine Mjeseca i vratiti na Zemlju. Predložite način mjerenja udaljenosti između Zemlje i Mjeseca pomoću radijskog signala.
Bilješka: problem se rješava istom metodom kojom se uz pomoć eholokacije mjeri dubina mora (vidi § 30).
- Je li moguće izmjeriti udaljenost između Zemlje i Mjeseca pomoću zvučnih ili ultrazvučnih valova? Obrazloži odgovor.
U ovom radu razmatrana su pitanja kao što su pojam valova, elektromagnetski valovi i njihova eksperimentalna detekcija, svojstva elektromagnetskih valova, skala elektromagnetskih valova.
Elektromagnetski valovi su proces širenja elektromagnetskog polja u prostoru.
Postojanje elektromagnetskih valova teorijski je predvidio engleski fizičar J. K. Maxwell. Poznato je da struja stvara magnetsko polje (Oerstedov pokus), promjenjivo magnetsko polje stvara električnu struju (Faradayev pokus). Imajući na umu ove eksperimentalne činjenice, engleski fizičar Maxwell je stvorio teoriju elektromagnetskih valova. Na temelju svojih jednadžbi došao je do zaključka da se u vakuumu i dielektricima proizvoljne perturbacije elektromagnetskog polja šire u obliku elektromagnetskog vala.
Dakle, ubrzano kretanje električni naboji dovodi do pojave elektromagnetskih valova – međusobno povezanih promjena električnog i magnetskog polja. Prema Maxwellu: izmjenično magnetsko polje stvara vrtložni električni (fenomen elektromagnetske indukcije), a izmjenično električno polje stvara vrtložni magnetski (magnetoelektrična indukcija). Kao rezultat toga, jedno elektromagnetsko polje nastaje u susjednim područjima prostora.
Prema Maxwellu:
Elektromagnetski val je transverzalan, budući da su vektori električnog polja i magnetskog polja okomiti jedan na drugi i leže u ravnini okomitoj na smjer širenja valova, njihova brzina širenja u vakuumu je približno 300 000 km / s, ovaj val nosi energija;
Elektromagnetski valovi, kao i drugi valovi, prenose energiju. Ta je energija sadržana u električnim i magnetskim poljima koja se šire;
Elektromagnetski val mora imati zamah i stoga vršiti pritisak na tijela.
Prvi put pokuse s elektromagnetskim valovima izveo je 1888. G. Hertz. Uz pomoć iskrišta i njemu sličnog prijamnika primao je i registrirao elektromagnetske valove, otkrio njihovu refleksiju i lom. Daljnja istraživanja elektromagnetskih valova pokazala su da oni imaju sposobnost refleksije, refrakcije, difrakcije, interferencije i polarizacije.
Zasluge za praktičnu primjenu elektromagnetskih valova u radio komunikacijama pripadaju ruskom fizičaru A.S. Popov.
Značenje Maxwellove teorije:
1. Maxwell je pokazao da je elektromagnetsko polje kombinacija međusobno povezanih električnih i magnetskih polja.
2. Predvidio postojanje elektromagnetskih valova koji se šire od točke do točke konačnom brzinom.
3. Pokazao je da su svjetlosni valovi elektromagnetski valovi, te da se po svojoj fizičkoj prirodi ne razlikuju od ostalih elektromagnetskih valova - radio valova, infracrvenog, ultraljubičastog, rendgenskog i gama zračenja.
4. Povezani zajedno elektricitet, magnetizam i optika.
