Что такое электромагнитные волны

 Характеристики электромагнитного излучения

В общем смысле, колебание – это процесс или движение, характеризующийся определенной повторяемостью во времени. В зависимости от природы колебаний, их объединяют в две основные группы – механические и электромагнитные. К изучению и тех и других применяют единый подход, поскольку их характеристики сходны по многим параметрам.

Итак, значительную группу процессов относят к свободным или собственным колебаниям. Собственные колебания совершаются под действием единожды сообщенной энергии без последующего воздействия внешних сил на колебательную систему в целом.

Отдельно стоит выделить гармонические колебания. При гармоническом колебательном процессе рассматриваемая величина изменяется во времени согласно закону синуса (косинуса). Многие явления, встречаемые в природе и технике, близки по своим характеристикам гармоническим колебаниям. Многие периодические процессы можно представить как наложение гармонических колебаний.

$s = Acos{omega_0 t varpi}$, где:

  • $omega_0$ — циклическая частота;
  • $A$ — амплитуда колебания (максимальное значение величины $s$).

Здесь периодически меняющийся аргумент косинуса $(omega_0 t varpi)$ будет называться фазой колебания. Фаза колебания характеризует отклонение величины $s$ от точки равновесия в момент времени $t$.

Значение $varpi$ в уравнении называется начальной фазой. Начальная фаза характеризует отклонение колеблющейся величины от точки равновесия в начальный момент времени. Таким образом, значение $varpi$ зависит от выбора начала отсчета времени.

Косинус меняется в пределах от -1 до 1, следовательно, величина $s$ может принимать значение от $-A$ до $A$.

$omega_0 (t T) = (omega_0 t varpi) 2pi$

Путем преобразования получаем: $T = frac{2pi}{omega_0}$.

$nu = frac{1}{T}$

Численно она равна количеству полных колебаний, совершенных за единицу времени. Стандартная единица частоты – герц (Гц). Один Гц – частота колебания, при котором за 1 секунду совершается 1 колебательный цикл.

$frac{d^2 s}{dt^2} (omega_0)^2 s = 0$

Предлагаем ознакомиться:  Как отмыть вытяжку от жира в домашних условиях? 36 фото Как почистить решетку и фильтр на вытяжке в кухне легко, быстро и без забот

$s = Acos{omega_0 t varpi}$

Любую электромагнитную волну описывают с помощью трех характеристик.

1. Частота.

2. Поляризация.

3. Длина.

Поляризация – одна из основных волновых атрибутов. Описывает поперечную анизотропию электромагнитных волн. Излучение считается поляризованным тогда, когда все волновые колебания происходят в одной плоскости.

С помощью поляризации очки IMAX разделяют изображение, которое предназначено для разных глаз.

Частота – число гребней волны, которые проходят мимо наблюдателя (в данном случае – детектора) за одну секунду. Измеряется в герцах.

Длина волны – конкретное расстояние между ближайшими точками электромагнитного излучения, колебания которых происходят в одной фазе.

Скорость распространения в вакууме равна 300 тыс. км за секунду.

Понятие электромагнитного поля

Впервые понятие поля было предложено Фарадеем и базировалось оно на следующих утверждениях:

  • заряд окружен электростатическим полем;
  • движущийся заряд окружен магнитным полем;
  • переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое поле.

Согласно гипотезе Максвелла, при изменении электрического поля создается вихревое магнитное поле. На этой гипотезе строится идея единого электромагнитного поля.

Электромагнитное поле является фундаментальным понятием физики. Оно представляет собой особую форму существования материи, совокупность электрического и магнитного полей, взаимодействующих с электрически заряженными частицами и телами.

Проявление электромагнитного поля можно проследить в его воздействии как на покоящиеся, так и на движущиеся заряженные частицы. Скорость его распространения велика, но всегда конечна.

$div vec{E} = frac{rho}{varepsilon_0}$;

$rot vec{E} = -frac{partial vec{B}}{partial t}$;

$div vec{B} = 0$;

$rot vec{B} = (frac{j}{ varepsilon_0 c^2}) (frac {1}{c^2}) (frac{partial B}{partial t})$, где:

  • $div$ — дифференциальный оператор, определяющий поток поля через определенную поверхность;
  • $vec{E}$ — векторное электрическое поле;
  • $rho$ — суммарный заряд, ограниченный замкнутой поверхностью;
  • $rot vec{E}$ — ротор (интеграл через замкнутую поверхность) электрического поля;
  • $B$ — магнитная индукция;
  • $j$ — плотность электрического тока.
Предлагаем ознакомиться:  Что такое харам в шариате Примеры харама Халяль и харам

Суть этих четырех уравнений можно свести к следующим утверждениям:

  • электрическое поле создается электрическим зарядом;
  • вихревое электрическое поле создается изменяющимся магнитным полем;
  • поток магнитного поля через замкнутую поверхность равен нулю, т. е. магнитных зарядов не существует;
  • электрический ток и смещение электрического поля создают вихревое электрическое.

Сфера применения

Где-то начиная с конца XIX столетия, весь человеческий прогресс был связан с практическим применением электромагнитных волн.

Первое о чем стоит упомянуть – радиосвязь. Она дала возможность людям общаться, даже если они находились далеко друг от друга.

Именно эти технологии сформировали информационный облик современного общества.

Источниками электромагнитного излучения следует рассматривать как крупные промышленные объекты, так и различные линии электропередач.

Электромагнитные волны активно используются в военном деле (радары, сложные электрические устройства). Также без их применения не обошлась и медицина. Для лечения многих болезней могут использовать инфракрасное излучение.

С помощью лазеров проводят ряд операций, требующих ювелирной точности.

Важность электромагнитного излучения в практической жизни человека сложно переоценить.

Возможное негативное влияние на человека

• усталость;

• головную боль;

• тошноту.

Чтобы избежать таких последствий практически во всех странах мира действуют стандарты, регулирующие электромагнитную безопасность. Для каждого типа излучений существуют свои регулирующие документы (гигиенические нормы, нормы радиационной безопасности). Влияние электромагнитных волн на человека до конца не изучено, поэтому ВОЗ рекомендует минимизировать их воздействие.

Загрузка ...
Adblock detector