Cпектр электромагнитных волн

Спектр электромагнитного излучения

Cпектр электромагнитных волн

Имеется целый ряд типов электромагнитного излучения, начиная с радиоволн и заканчивая гамма-лучами. Электромагнитные лучи всех типов распространяются в вакууме со скоростью света и отличаются друг от друга только длинами волн.

После появления уравнений Максвелла стало ясно, что они предсказывают существование неизвестного науке природного явления — поперечных электромагнитных волн, представляющих собой распространяющиеся в пространстве со скоростью света колебания взаимосвязанных электрического и магнитного поля.

Сам Джеймс Кларк Максвелл первым и указал научному сообществу на это следствие из выведенной им системы уравнений.

В этом преломлении скорость распространения электромагнитных волн в вакууме оказалась столь важной и фундаментальной вселенской константой, что ее обозначили отдельной буквой с в отличие от всех прочих скоростей, которые принято обозначать буквой v.

Сделав это открытие, Максвелл сразу же определил, что видимый свет является «всего лишь» разновидностью электромагнитных волн. К тому времени были известны длины световых волн видимой части спектра — от 400 нм (фиолетовые лучи) до 800 нм (красные лучи).

(Нанометр — единица длины, равная одной миллиардной метра, которая в основном используется в атомной физике и физике лучей; 1 нм = 10–9 м.) Всем цветам радуги соответствуют различные длины волн, лежащие в этих весьма узких пределах.

Однако в уравнениях Максвелла не содержалось никаких ограничений на возможный диапазон длин электромагнитных волн.

Когда стало ясно, что должны существовать электромагнитные волны самой разной длины, фактически сразу же было выдвинуто сравнение по поводу того, что человеческий глаз различает столь узкую полосу их длин и частот: человека уподобили слушателю симфонического концерта, слух которого способен улавливать только скрипичную партию, не различая всех остальных звуков.

Вскоре после предсказания Максвеллом существования электромагнитных волн других диапазонов спектра последовала серия открытий, подтвердивших его правоту. Первыми в 1888 году были открыты радиоволны — сделал это немецкий физик Генрих Герц (Heinrich Hertz, 1857–1894).

Единственная разница между радиоволнами и светом состоит в том, что длина радиоволн может колебаться в диапазоне от нескольких дециметров до тысяч километров. Согласно теории Максвелла, причиной возникновения электромагнитных волн является ускоренное движение электрических зарядов.

Колебания электронов под воздействием переменного электрического напряжения в антенне радиопередатчика создают электромагнитные волны, распространяющиеся в земной атмосфере.

Все другие типы электромагнитных волн также возникают в результате различных видов ускоренного движения электрических зарядов.

Подобно световым волнам, радиоволны могут практически без потерь распространяться на большие расстояния в земной атмосфере, и это делает их полезнейшими носителями закодированной информации.

Уже в начале 1894 года — всего через пять с небольшим лет после открытия радиоволн — итальянский инженер-физик Гульельмо Маркони (Guglielmo Marconi, 1874–1937) сконструировал первый работающий беспроволочный телеграф — прообраз современного радио, — за что в 1909 году был удостоен Нобелевской премии.

После того как было впервые экспериментально подтверждено предсказываемое уравнениями Максвелла существование электромагнитных волн за пределами видимого спектра, остальные ниши спектра заполнились весьма быстро. Сегодня открыты электромагнитные волны всех без исключения диапазонов, и практически все они находят широкое и полезное применение в науке и технике.

Частоты волн и энергии соответствующих им квантов электромагнитного излучения (см. Постоянная Планка) возрастают с уменьшением длины волны. Совокупность всех электромагнитных волн образует так называемый сплошной спектр электромагнитного излучения.

Он подразделяется на следующие диапазоны (в порядке увеличения частоты и уменьшения длины волн):

Радиоволны

Как уже отмечалось, радиоволны могут значительно различаться по длине — от нескольких сантиметров до сотен и даже тысяч километров, что сопоставимо с радиусом Земного шара (около 6400 км).

Волны всех радиодиапазонов широко используются в технике — дециметровые и ультракороткие метровые волны применяются для телевещания и радиовещания в диапазоне ультракоротких волн с частотной модуляцией (УКВ/FM), обеспечивая высокое качество приема сигнала в пределах зоны прямого распространения волн.

Радиоволны метрового и километрового диапазона применяются для радиовещания и радиосвязи на больших расстояниях с использованием амплитудной модуляции (АМ), которая, хотя и в ущерб качеству сигнала, обеспечивает его передачу на сколь угодно большие расстояния в пределах Земли благодаря отражению волн от ионосферы планеты.

Впрочем, сегодня этот вид связи отходит в прошлое благодаря развитию спутниковой связи.

Волны дециметрового диапазона не могут огибать земной горизонт подобно метровым волнам, что ограничивает зону приема областью прямого распространения, которая, в зависимости от высоты антенны и мощности передатчика, составляет от нескольких до нескольких десятков километров. И тут на помощь приходят спутниковые ретрансляторы, берущие на себя ту роль отражателей радиоволн, которую в отношении метровых волн играет ионосфера.

Микроволны

Микроволны и радиоволны диапазона сверхвысоких частот (СВЧ) имеют длину от 300 мм до 1 мм. Сантиметровые волны, подобно дециметровым и метровым радиоволнам, практически не поглощаются атмосферой и поэтому широко используются в спутниковой и сотовой связи и других телекоммуникационных системах. Размер типовой спутниковой тарелки как раз равен нескольким длинам таких волн.

Более короткие СВЧ-волны также находят множество применений в промышленности и в быту. Достаточно упомянуть про микроволновые печи, которыми сегодня оснащены и промышленные хлебопекарни, и домашние кухни. Действие микроволновой печи основано на быстром вращении электронов в устройстве, которое называется клистрон.

В результате электроны излучают электромагнитные СВЧ-волны определенной частоты, при которой они легко поглощаются молекулами воды. Когда вы помещаете еду в микроволновую печь, молекулы воды, содержащиеся в еде, поглощают энергию микроволн, движутся быстрее и таким образом разогревают еду.

Иными словами, в отличие от обычной духовки или печи, где еда разогревается снаружи, микроволновая печь разогревает ее изнутри.

Инфракрасные лучи

Эта часть электромагнитного спектра включает излучение с длиной волны от 1 миллиметра до восьми тысяч атомных диаметров (около 800 нм). Лучи этой части спектра человек ощущает непосредственно кожей — как тепло.

Если вы протягиваете руку в направлении огня или раскаленного предмета и чувствуете жар, исходящий от него, вы воспринимаете как жар именно инфракрасное излучение.

У некоторых животных (например, у норных гадюк) есть даже органы чувств, позволяющие им определять местонахождение теплокровной жертвы по инфракрасному излучению ее тела.

Поскольку большинство объектов на поверхности Земли излучает энергию в инфракрасном диапазоне волн, детекторы инфракрасного излучения играют немаловажную роль в современных технологиях обнаружения.

Инфракрасные окуляры приборов ночного видения позволяют людям «видеть в темноте», и с их помощью можно обнаружить не только людей, но и технику, и сооружения, нагревшиеся за день и отдающие ночью свое тепло в окружающую среду в виде инфракрасных лучей.

Детекторы инфракрасных лучей широко используются спасательными службами, например для обнаружения живых людей под завалами после землетрясений или иных стихийных бедствий и техногенных катастроф.

Видимый свет

Как уже говорилось, длины электромагнитных волн видимого светового диапазона колеблются в пределах от восьми до четырех тысяч атомных диаметров (800–400 нм). Человеческий глаз представляет собой идеальный инструмент для регистрации и анализа электромагнитных волн этого диапазона. Это обусловлено двумя причинами.

Во-первых, как отмечалось, волны видимой части спектра практически беспрепятственно распространяются в прозрачной для них атмосфере. Во-вторых, температура поверхности Солнца (около 5000°С) такова, что пик энергии солнечных лучей приходится именно на видимую часть спектра.

Таким образом, наш главный источник энергии излучает огромное количество энергии именно в видимом световом диапазоне, а окружающая нас среда в значительной мере прозрачна для этого излучения.

Неудивительно поэтому, что человеческий глаз в процессе эволюции сформировался таким образом, чтобы улавливать и распознавать именно эту часть спектра электромагнитных волн.

Хочу еще раз подчеркнуть, что ничего особенного с физической точки зрения в диапазоне видимых электромагнитных лучей нет. Он представляет собой всего лишь узкую полоску в широком спектре излучаемых волн (см. рисунок). Для нас он столь важен лишь постольку, поскольку человеческий мозг оснащен инструментом для выявления и анализа электромагнитных волн именно этой части спектра.

Ультрафиолетовые лучи

К ультрафиолетовым лучам относят электромагнитное излучение с длиной волны от нескольких тысяч до нескольких атомных диаметров (400–10 нм). В этой части спектра излучение начинает оказывать влияние на жизнедеятельность живых организмов.

Мягкие ультрафиолетовые лучи в солнечном спектре (с длинами волн, приближающимися к видимой части спектра), например, вызывают в умеренных дозах загар, а в избыточных — тяжелые ожоги.

Жесткий (коротковолновой) ультрафиолет губителен для биологических клеток и поэтому используется, в частности, в медицине для стерилизации хирургических инструментов и медицинского оборудования, убивая все микроорганизмы на их поверхности.

Всё живое на Земле защищено от губительного влияния жесткого ультрафиолетового излучения озоновым слоем земной атмосферы, поглощающим большую часть жестких ультрафиолетовых лучей в спектре солнечной радиации (см. Озоновая дыра).

Если бы не этот естественный щит, жизнь на Земле едва ли бы вышла на сушу из вод Мирового океана.

Однако, несмотря на защитный озоновый слой, какая-то часть жестких ультрафиолетовых лучей достигает поверхности Земли и способна вызвать рак кожи, особенно у людей, от рождения склонных к бледности и плохо загорающих на солнце.

Рентгеновские лучи

Излучение в диапазоне длин волн от нескольких атомных диаметров до нескольких сот диаметров атомного ядра называется рентгеновским. Рентгеновские лучи проникают сквозь мягкие ткани организма и поэтому незаменимы в медицинской диагностике.

Как и в случае с радиоволнами временной разрыв между их открытием в 1895 году и началом практического применения, ознаменовавшимся получением в одной из парижских больниц первого рентгеновского снимка, составил считанные годы.

(Интересно отметить, что парижские газеты того времени настолько увлеклись идеей, что рентгеновские лучи могут проникать сквозь одежду, что практически ничего не сообщали об уникальных возможностях их применения в медицине.)

Гамма-лучи

Самые короткие по длине волны и самые высокие по частоте и энергии лучи в электромагнитном спектре — это γ-лучи (гамма-лучи).

Они состоят из фотонов сверхвысоких энергий и используются сегодня в онкологии для лечения раковых опухолей (а точнее, для умерщвления раковых клеток).

Однако их влияние на живые клетки столь губительно, что при этом приходится соблюдать крайнюю осторожность, чтобы не причинить вреда окружающим здоровым тканям и органам.

В заключение важно еще раз подчеркнуть, что, хотя все описанные типы электромагнитного излучения проявляют себя внешне по-разному, по своей сути они являются близнецами.

Все электромагнитные волны в любой части спектра представляют собой распространяющиеся в вакууме или среде поперечные колебания электрического и магнитного полей, все они распространяются в вакууме со скоростью света с и отличаются друг от друга лишь длиной волны и, как следствие, энергией, которую они переносят.

Остается только добавить, что названные мною границы диапазонов носят достаточно условный характер (и в других книгах вам, вполне вероятно, попадутся несколько иные значения граничных длин волн).

В частности, микроволновые излучения с большими длинами волн нередко и справедливо относятся к сверхвысокочастотному диапазону радиоволн. Отсутствуют четкие границы и между жестким ультрафиолетовым и мягким рентгеновским, а также между жестким рентгеновским и мягким гамма-излучением.

См. также:

Источник: https://elementy.ru/trefil/21131/Spektr_elektromagnitnogo_izlucheniya

Теория всего. Спектр электромагнитных волн. Определение. часть1.#1

Cпектр электромагнитных волн

Интересные закономерности, исследования, полезные свойства электромагнитных волн, которые мало изучены — описаны в данной статье.

От рентген-лучей в медицине, до акустических-волн используемых в мореплавании. Все люди знают словосочетание — «спектр электромагнитных волн»(ЭМ-волн).

Но что это значит? Давайте выведем лаконичное объяснение на основании современных достижений науки.

Иллюстрация на тему «Электромагнитный спектр» (источник изображения https://erhankilic.org/post/gorevimiz-teh-hadi-biraz-isik-parcacigi-yakalayalim/ )

Недавно смотрел работы по микроквантовой физике [Google].

В разделе «Микроквантовая физика и память человека», в фильме «Мнемотехника» обнаружил таблицу «Электромагнитный спектр 2.015/03». Данная таблица также присутствует на сайте pikabu.ru. Попутно обнаружил иллюстрации: — «Спектр электромагнитных волн» на сайте present5.

com -«Электромагнитный спектр» с сайта ongroup.ru.

Иллюстрация-1. «Электромагнитный спектр» (источник изображения internet)Иллюстрация-2. «Спектр электромагнитных волн» (источник изображения internet)Иллюстрация-3.

«Электромагнитный спектр» (источник изображения internet)

Рассматривая данные иллюстрации сразу видны четкие закономерности и взаимозависимости. Опишем их поподробнее.

Энергия ЭМ-волн вызываемых объектами в электромагнитном спектре (Е-энергия), растет от нуля джоулей (длина волны обьекта равна бесконечности метров) до бесконечности джоулей (длина волны объекта равна нулю метров).Обращает на себя внимание то, что:

Высоким энергиям волны соответствуют простые структуры микрообъекты — амеры эфира (Яндекс,»Эфиродинамика»), нуклоны ядра атома, атомы, молекулы и т.п. Средним энергиям волны — соответствуют в основном живые организмы, радиоволны и т.п. Причем, сложность логической структуры живых организмов растет одновременно с падением энергии волны обьекта. Сложным организмам соответствует меньшая энергия волны. Низким энергиям волны — соответствуют акустические волны в инфра-диапазоне и т.п. [ микроквантовая физика-Яндекс] тоже относятся к электромагнитному спектру 😉 ).

Хорошо изучите иллюстрацию-1 особенно спектр волн образуемых головным мозгом человека, обратите внимание на гамма-волны-мозга, тета-волны-мозга, частоту-длину-волны 50 Гц-5,9 Мегаметров. Это частота «просветления» в дзен-буддизме,а также частота переменного электрического тока В России и т.п.

Сразу гипотеза: возможно если сделать антенну на этой длине и частоте волны, подключить её к декодеру эвм, то мы можем «услышать» мысли всех существ нашей планеты, возможно и ненашей-, и установим с ними контакт (подробнее об устройстве антенны в следующих статьях).
Согласно логике (Аристотель, Лейбниц Г.В., М.В.

Ломоносов) из информации на иллюстрациях-1,2,3 следует что:

Нулевой энергии волны ( бесконечной длине волны ) соответствует обьект-система с нулевой скоростью волны, бесконечных размеров . Аналогично:Бесконечной энергии волны (нулевой длине волны) также соответствует обьект-система с нулевой скоростью волны, нулевых размеров 0м.

Какими же характеристиками, какие обьекты, обладают скоростью волны равной нулю? Данный феномен разберём в следующих статьях.

Иллюстрация-4 Проблемы разных масштабов объектов-систем (источник изображения internet)

Выводы из иллюстрации-4:

1. Объект-система с нулевой энергией волны, обладает бесконечно-большими размерами (на илл.-4 голова «змеи»), и он видимо в единственном числе(гипотеза). 2. объекты-системы с бесконечной энергией волны обладают нулевыми размерами, то сеть их вообще нет, они пустота :)! (на илл.-4 конец хвоста змеи), и их видимо бесконечное множество (гипотеза).

Итоги конечно, мягко сказать, интересные. Что это за объекты стоит только догадываться. Что Вы думаете по этому поводу?

А сейчас объясним как производился подсчет скорости волны обьекта.

Скорость волны обьекта: V= λ*ν,
[формула-1]Где λ -длина волны объекта-в метрах (м), ν -частота волны объекта-в герцах(Гц).

Из иллюстраций-1,2,3 следует- если длина волны объекта бесконечна, то его частота волны равна нулю.

Из формулы-1 следует, что перемножение согласно формуле-1 бесконечной длины волны на частоту-волны-ноль дает скорость волны равную нулю (0 м/с).

И наоборот: если частота волны объекта равна бесконечности, то его длина волны равна нулю. Перемножение бесконечной частоты волны на длину-волны-ноль дает также — скорость волны равную нулю (0 м/с).

Вероятно рассуждать, что находится за пределами электромагнитного спектра волн, бесполезно из-за отсутствия достоверных опытных данных. Но вероятно, следуя логике причинно-следственных связей, что-то там должно быть?.Что же там находится (или кто)? Как исследовать то, что там находится? Это разберём в следующих статьях.

Перейдем к определению спектра ЭМ-волн. Определение электромагнитной волны согласно СТО-ОТО (специальная-,общая теории относительности) чуточку некорректно, очень узконаправленно и только частично соответствует истине ( Яндекс), вот оно:

Электромагнитной волной называют распространяющееся в пространстве электромагнитное возмущение[Яндекс].

Теперь перейдем к определению света .

Свет является поперечным возмущением-, вихревым образованием в эфире, подобным дорожке Кармана (Яндекс, эфиродинамика) .

Различие свойств электромагнитной волны и света объясняется вихревой, более плотной структурой света (Яндекс) . Таким образом мы выявили сходства определения света (Яндекс) и электромагнитной волны (ОТО-СТО): они оба являются возмущениями в некоей среде, пространстве, поле, эфире и т.п. Теперь исходя из информации на иллюстрации-1 и эфиродинамики (Яндекс) делаем вывод что:

Все волны электромагнитного спектра — электромагнитные волны, свет, акустические волны и т.п. являются -поперечным возмущением, вихревым образованием в эфире (Яндекс).

Гипотеза. Следовательно (определение спектра-ЭМ-волн):

Спектр электромагнитных волн, -это спектр волн в эфире. -это все поперечные возмущения-, вихревые образования в эфире (Яндекс).

Вот мы и вывели лаконичное объяснение, определение спектра электромагнитных волн.

Если поперечные возмущения, вихревые образования в эфире можно свести к обычной механике амеров эфира (Google,эфиродинамика), значит спектр электромагнитных волн тоже можно свести к обыкновенной механике амеров эфира, которую в силах понять каждому. Но об этом уже в следующий статьях.

Данные выводы логически основаны на работах авторов, которым еще предстоит доказать жизнеспособность своих теорий на практике. Но даже сейчас, практические достижения их теорий поразительны.

Это и новые способы выработки дешевой энергии, и новые двигатели позволяющие развивать скорости на порядки выше чем прежде и т.п. (об этом в следующих статьях) . Выведенное нами определение не претендует на истину в последней инстанции. Продолжение данного исследования будет в следующих статьях. Следите за обновлениями.

Если вам понравилась статья,поставьте лайкиподпишитесь на канал«. Делайте комментарии,Оставайтесь с нами, друзья! Впереди ждёт много интересного!

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5b1549a73dceb77c72847707/5c4287cc003f2c00b0461289

Основная характеристика электромагнитного спектра

Cпектр электромагнитных волн

Основной характеристикой электромагнитного спектра представляющего совокупность диапазонов частот является волновой процесс. В результате электромагнитный спектр можно определить по его длине волны и частоте.

Частота — как быстро волна вибрирует или идет вверх и вниз. Длина волны — это расстояние между двумя пиками. Частота и длина обратно связаны, что означает, что волны низкой частоты имеют длиннее колебания и наоборот.

Человек может видеть свет в определенном диапазоне длин колебаний и частот. Этот диапазон называется видимым спектром. Частотный диапазон видимого спектра составляет от 405 терагерц до 790 терагерц.

 Типы волн и электромагнитный спектр

Электромагнитный спектр включает широкий спектр волн, который люди не могут видеть. Невидимые типы волн представляют радиоволны, инфракрасные и рентгеновские лучи. Эти типы колебаний широко применяются в различных областях науки и техники.

Если бы у человека глаза были как у  гремучей змеи или совы он мог бы  хорошо видеть ночью. Для того чтобы помочь пилотам  увидеть в темноте или при плохой погоде в кабине устанавливается радар, обнаруживающий отражение радиоволн. И если бы глаза человека были чувствительны  как лучи рентгеновской камеры люди могли бы даже видеть через органы или здания!

Свет, который могут видеть люди, это только одна часть всей электрической и магнитной энергии вокруг нашего мира. Радиоволны, Х-лучи, гамма-лучи и световые волны работают аналогичным образом. Вся вместе эта энергия называется электромагнитным спектром.

В видимом спектре цвет света зависит от частоты. Видимый спектр представляет сложную комбинацию состоящую из многих длин. Если пропустить видимый спектр через призму создастся «радуга» путем перенаправления каждой длины волны под несколько иным углом. Порядок цветов красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго (темно синий) и фиолетовый.

Цвета света

Что мы видим, когда наблюдаем отраженный свет от объекта. Когда свет попадает на объект несколько длин колебаний поглощаются этим объектом, а некоторые отражаются. Свет различных длин волн выглядит как разные цвета.

Когда мы видим объект определенного цвета, что означает, что свет этого цвета отражается от объекта. Например, когда вы видите красную рубашку, рубашка поглощает все цвета света, за исключением красного.

Частота света, который мы видим, является отражение красного и мы видим эту рубашку как красную.

Черный и белый немного отличается от других цветов. Белый – это сочетание всех цветов, поэтому когда мы видим белый, объект отражает все цвета света. Черный является противоположностью. Когда мы видим черный объект, то это означает, что почти все цвета света поглощаются.

Аддитивные цвета

Аддитивность –целое значение величины равно сумме значений его составный частей.

Аддитивные основные цвета могут быть объединены, чтобы сделать любой другой цвет. Это три цвета красный, синий и зеленый. Этот факт используется все время в технологиях, таких как компьютерные экраны и телевизоры. Объединяя только три основных вида света различными способами, можно сделать любой цвет.

Субтрактивные цвета

Субтрактивный – вычитание из равномерного белого составляющих.

Если есть белый свет и хотите вычесть цвета, чтобы получить любой другой цвет, то необходимо использовать основные субтрактивные цвета для фильтрации или удаления света определенных цветов. Первичные субтрактивные цвета — голубой, пурпурный и желтый.

Что такое электромагнитное излучение?

Световые волны и другие виды энергии, которые излучаются вызывают электромагнитное излучение. Вместе они составляют то, что называется электромагнитный спектр.

Наши глаза могут видеть только ограниченную часть электромагнитного спектра — красочные радуги мы видим в солнечный, но дождливый день, когда невероятно узкая часть электромагнитного излучения преломляется в капельках дождя.

Это энергия видимого света, и как радиоволны и все остальное состоит из электромагнитных волн.

Эти волнообразные формы модели электричества и магнетизма на скорости 300000 км в секунду распространяются вокруг.

Свет, который видят люди тянется в спектре от красного (самая низкая частота и большая длина волны, которую  глаза могут зарегистрировать) далее оранжевый, желтый, зеленый, синий и индиго (темно синий) и фиолетовый.

Как электромагнитная волна двигается

Если бы мы могли заглянуть внутрь светового луча (или других электромагнитных волн), что можно увидеть: электрическая волна вибрирует в одном направлении, а  магнитная вибрирует в перпендикулярном. Две волны вибрируют в идеальной зависимости, перпендикулярном направлении путешествуете всегда вместе.

С XIX века  ученые понимают, что электричество и магнетизм являются равноправными партнерами, которые работают вместе, близко во все времена.

Какие виды энергии составляют электромагнитный спектр?

Другие виды электромагнитного излучения, которые испускают объекты

  • Радиоволны: если бы наши глаза могут видеть радиоволны, мы бы могли (в теории) смотреть ТВ программы просто глядя на небо! Длина радиоволны: 30 см – 500 м. Радиоволны охватывают огромную полосу частот варьируемой от десятков сантиметров высокой частоты до сотен метров в низкочастотном диапазоне. Электромагнитная волна больше, чем СВЧ радиоволна микроволновой печи.
  • СВЧ: такие радиоволны используются не только для приготовления пищи в микроволновой печи, но и для передачи информации в радиолокационной технике. Типичный размер: 15 см (длина карандаша).
  • Инфракрасное: просто с частотой немного короче чем красный цвет. Есть своего рода невидимый «горячий свет» называемый ИК. Хотя мы не можем видеть излучение, мы можем почувствовать путем потепления кожи, когда он попадает на наше лицо – это то, что мы думаем как излучаемое тепло. Если бы глаза человека были бы как у гремучих змей человек бы видел инфракрасное излучение, как линзы ночного видения, встроенные в наших головах. Типичная длина колебания: 0,01 мм
  • Видимый спектр о котором пояснено выше.
  • Ультрафиолетовое: это выше частоты фиолетового света, который наши глаза могут обнаружить. Солнце передает мощное ультрафиолетовое излучение, которое человек не может видеть. Вот почему человек получает загар, даже когда плавает в море или в пасмурные дни. Вот почему так важен солнцезащитный крем. Типичная длина колебания: 500 Нм (как большая бактерия).
  • Рентгеновские лучи: очень полезный тип высокочастотных волн, широко используются в медицине и безопасности. Типичный размер: 0,1 Нм (ширина атома).
  • Гамма лучи: излучаются радиоактивными веществами и опасны для жизни. Типичный размер: 0,02 Нм (ядро атома).

Источник: https://v-nayke.ru/?p=9908

Cпектр электромагнитных волн

Cпектр электромагнитных волн

Электромагнитный спектр охватывает все длины волн света — от излучения темных туманностей до вспышек сверхновых звезд.

Этот частотный диапазон поделен на отдельные, четко не дифференцированные полосы, электромагнитные волны в каждой из таких частотных полос имеют свое название. Перечислим их, начиная с низкой частоты:

  • радиоволны,
  • инфракрасные волны,
  • видимый свет,
  • ультрафиолет,
  • рентгеновские лучи,
  • гамма-лучи.

Рисунок 1. Электромагнитный спектр. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

История открытия электромагнитного излучения

Древние греки знали, что свет распространяется по прямой линии, и изучили некоторые его свойства, в том числе отражение и преломление. Изучение света продолжалось в течение 16-х и 17-х веков. Противоречивые теории рассматривали свет как волну или частицу.

Первое открытие невидимого простым глазом электромагнитного излучения, произошло в 1800 году, когда Уильям Гершель обнаружил инфракрасное излучение.

В следующем году Иоганн Риттер, заметил то, что он назвал «химическими лучами» (невидимые лучи, которые вызывали определенные химические реакции). Позже они были переименованы в ультрафиолетовое излучение.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

В 1860-х годах Джеймс Максвелл вывел четыре уравнения в частных производных для электромагнитного поля. Два из этих уравнения предсказали возможное поведение волн в поле. Максвелл сделал вывод, о том, что свет сам по себе является видом электромагнитной волны.

Уравнения Максвелла предсказывали бесконечное число частот электромагнитных волн, которые движутся со скоростью света. Это было первое указание на существование всего электромагнитного спектра.

В 1886 году физик Генрих Герц создал аппарат для генерации и обнаружения так называемых радиоволн. Герц обнаружил волны и смог определить (измерив их длину и умножив ее на частоту), что они распространялись со скоростью света. Герц также показал, что новое излучение может отражаться и преломляться различными диэлектрическими средами так же, как свет.

Спектр электромагнитного излучения

Типы электромагнитного излучения подразделяются на следующие классы (области, полосы или типы):

  1. Гамма,
  2. Рентгеновское,
  3. Ультрафиолетовое,
  4. Видимое,
  5. Инфракрасное,
  6. Микроволновое,
  7. Радиоволны.

Данная классификация идет в порядке возрастания длины волны.

Обратите внимание, что нет точно определенных границ между полосами электромагнитного спектра. Они «растворяются» друг в друге как полосы в радуге (которая является под-спектром видимого света). Излучение каждой частоты и длины волны обладает сочетанием свойств двух областей спектра, которые его ограничивают.

Различие между рентгеновским излучением и гамма-излучением частично основано на источниках: фотоны, генерируемые в результате ядерного распада или другого ядерного и субъядерного процесса, называются гамма-лучами, тогда как рентгеновские лучи генерируются электронными переходами с участием высокоэнергетического внутреннего атома электрона.

Определение, что электромагнитное излучение, которое исходит от ядра, называют «гамма-излучением», является единственным определением, которое соблюдается повсеместно.

Замечание 1

Электромагнитное излучение может быть выражено через энергию, длину волны или частоту.

Частота измеряется в циклах в секунду или в герцах. Длина волны измеряется в метрах. Энергия измеряется в электрон-вольтах. Каждая из этих трех величин, применяемых для описания электромагнитного излучения, математически связана друг с другом.

Астрономы используют весь электромагнитный спектр для наблюдений множества вещей.

Радиоволны и микроволны — самые длинные волны и самые низкие энергии света — используются для наблюдения за плотными межзвездными облаками и отслеживания движения холодного темного газа.

Радиотелескопы были использованы для картирования структуры нашей галактики, в то время как микроволновые телескопы чувствительны к остаткам Большого взрыва.

Инфракрасные телескопы эффективны в обнаружении прохладных тусклых звезд и даже измерении температуры планет в других солнечных системах. Длины волн инфракрасного света достаточно велики, чтобы перемещаться сквозь облака, которые в противном случае блокировали бы наш обзор. Используя большие инфракрасные телескопы, астрономы смогли заглянуть в ядро нашей галактики.

Большое количество звезд излучают часть своей электромагнитной энергии в виде видимого света, крошечной части спектра, к которой чувствительны наши глаза. Так как длина волны коррелирует с энергией, цвет звезды говорит нам, насколько она горячая.

Используя телескопы, чувствительные к различным диапазонам длин волн спектра, астрономы получают представление о широком круге объектов и явлений во вселенной.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/cpektr_elektromagnitnyh_voln/

Booksm
Добавить комментарий